一种用于有源电力滤波器的谐波电流跟踪控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种用于有源电力滤波器的谐波电流跟踪控制方法，核心思想是分次谐波电流跟踪控制。该方法的主要技术实现步骤有：对负载电流进行跟踪检测，并根据实际要求计算出需要抑制的指定次数谐波电流的幅值和相位，将计算值与参考值做差，经PI调节器后与调制波比较，控制驱动电路产生PWM控制信号驱动主电路产生指定次数谐波电压，达到抑制谐波的目的。本发明可以对指定次数谐波电流进行有效抑制，并根据要求对无功功率进行适当的补偿。
【专利说明】一种用于有源电力滤波器的谐波电流跟踪控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及谐波电流的跟踪控制，尤其涉及一种有源电力滤波器谐波电流跟踪控制方法。
【背景技术】
[0002]随着电力电子技术的迅猛发展，各种非线性负载给电网带来了大量的谐波污染。为了有效改善电能质量，传统的无源电力滤波器的弊端越发凸显，新型的有源电力滤波器(APF)技术应运而生。在APF技术中对于谐波电流的跟踪控制是一个关键，也是一个难点。
[0003]目前主流的控制方法有三角波比较和滞环控制等方法。三角波比较PWM电流控制方法的最大优点是开关工作在固定频率，但系统响应受电流反馈稳定性的限制，且容易受负载参数的影响。滞环控制PWM方法的优点是无稳定性问题、简单易于实现且响应速度快，但其精度受环宽的影响，高精度会造成开关频率过高，且环宽固定造成开关频率变化较大。这些缺点都限制了两种方法在某些场合的应用。
[0004]对系统谐波做FFT分析，一般情况下5次、7次、11次及13次谐波是谐波电流的主要成分。对主要次数谐波进行抑制、抵消后的电网波形已接近正弦，对于一般设备的工作已无影响。
【发明内容】
[0005]针对现有技术的不足，并结合理论分析的可行性，本发明提出一种对谐波电流分次跟踪控制的方法，对电网中主要次数谐波进行跟踪控制。
[0006]一种对谐波电流分次跟踪控制的方法，包括谐波电流检测计算模块、PWM控制模块、主电路功率模块和驱动电路。本发明是在知晓指定次数谐波电流(幅值Aihm、相位0ihm)的前提下，对指定次谐波电流进行抑制、抵消，即本发明着重于考虑对谐波电流的分次跟踪控制方法。且通过控制，调节输出补偿电压的大小可实现谐波抑制。
[0007]谐波电流检测计算模块是本发明的核心，完成对指定次谐波电流幅值、相位的检测和计算，为PWM控制模块产生PWM控制波形提供依据。PWM控制模块是控制APF产生补偿谐波电流的关键。PWM控制模块、功率模块和驱动电路配合谐波电流检测计算模块完成谐波电流的跟踪补偿。
[0008]本发明从谐波电流产生的根源谐波电压的角度分析，通过对指定次数谐波电流的幅值Aihm和相位Θ ihm与参考值4 O比较产生PWM控制信号，控制逆变器产生相应的
谐波电压。其中Aihm、Θ ihm对应于APF已发出的指定次补偿谐波电流的实时参数，Al、ΘΙ对应系统中指定次待补偿谐波电流的实时参数。
[0009]谐波电流检测、计算模块，该模块负责对负载电流进行实时跟踪采样，并根据实际需要，计算出指定次数的谐波电流电气量，包括幅值和相位。
[0010]PWM控制模块，将得出的指定次数谐波电流的幅值Aihm、相位Θ ihm分别与参考值Al、比较；其差值在经过PI调节器后与高频三角波进行比较，经控制电路产生PWM控
制信号。再由产生的PWM控制信号驱动主电路输出电压幅值和相位合适的指定次数(m次)谐波电压，以抵消该次谐波。
[0011]有益效果:
[0012]这种方法可根据实际需要，对指定次数谐波进行抑制，具有一定的动态性能和控制精度，且PWM控制器开关频率较低。适用于各种电压型PWM脉宽调制变换器的跟踪控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0013]图1是本发明实施例有源电力滤波器系统图；
[0014]图2是本发明实施例有源电力滤波器结构图；
[0015]图3是本发明实施例分次电流跟踪控制原理图；
[0016]图4是本发明实施例有源电力滤波器主电路图。
[0017]其中，图1中，es为电网无穷大电源山为系统内部阻抗；is、k分别表示系统电流、负载电流为APF与电网并联时的连接阻抗；VS和V。分别表示连接阻抗电网端、APF端电压。
[0018]图3中，Aih5、AwAihm分别表示APF实时发出的补偿电流中5次、7次…m次电流幅值大小；4,5、4；7…Ahm分别表示负载电流中所包含的5次、7次…m次谐波幅值参考值；θ ih5> θ ih7…θ ihm分别表示APF实时发出的补偿电流中5次、7次…m次电流相位；
1、<7...<?分别表示负载电流中所包含的5次、7次…m次谐波电流相位参考值；Avh5、AVh/..AVhm分别表不5次、7次…m次谐波电压幅值；Θ Vh5、Θ Vh7…Θ vhm分别表不5次、7次…m次谐波电压相位；F1、Vh5、Fm…K,?分别表不基波电压、5次、7次…m次谐波电压(均为相量)。
[0019]图4中，Us表示无穷大系统电源；ZS表示系统阻抗；Ed表示主电路直流侧电压；S1-S6表示晶体管，L为并联电抗。
具体实施例
[0020]图1描述了 APF系统结构示意图。
[0021 ] 设电网电压为h (只含基波，即h = Vsi)，APF通过一个阻抗为ZL的电抗器与电网
并联，设电抗器 APF 端电压为
【权利要求】
1.一种有源电力滤波器谐波电流跟踪控制方法，其主要步骤包括:对电力系统负载电流采样，根据需求计算相应指定次数谐波电流的幅值Aihm和相位Θ ihm，提取电力系统中基波电压fI;根据相应控制策略，获得指定次数谐波电压的幅值Vvhm和相位Θ vhm ；根据得到的谐波电压幅值、相位信息合成相应指定次数的谐波电圧(，将基波电压与各次谐波电压叠加，得调制波? ；根据所得的调制波，采用三角波比较法生成PWM触发脉冲信号驱动主电路，实现对指定次数谐波的抑制功能。
2.根据权利要求1的控制方法，其中指定次数谐波电压幅值Vvhm和相位Gvhm获取的具体方法如下:将有源电力滤波器实时发出的各次补偿谐波电流的幅值Aihm和相位Θ ihm分别与参考值待补偿谐波电流的幅值和相位0做差，其差值输入PI调节器，输出各指定次数谐波电压的幅值Vvhm和相位Θ vhm信息。
3.根据权利要求1的控制方法，其中所述调制波^的生成方法如下:根据得到的各指定次数谐波电压的幅值Vvhm和相位θ vhm信息合成相应次谐波电压信号hs、Vh7, …，再将各次谐波电压信号与基波电压A通过加法器叠加得调制波
4.根据权利要求1的控制方法，其中生成PWM触发脉冲原理:依据下式生成PWM脉冲:
【文档编号】H02J3/01GK103595051SQ201310608811
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月25日 优先权日:2013年11月25日
【发明者】谭光慧, 谭敏刚, 伍军胜 申请人:东南大学