一种有源型谐波治理装置直流侧电压控制优化方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力系统，特别是电力电子技术中一种有源型谐波治理装置直流侧电 压控制优化方法。
【背景技术】
[0002] 随着工业场合中的非线性负载逐渐增多，电能质量治理问题正日益受到关注。有 源电力滤波器（APF)以其高度可控以及快速响应特点，逐渐成为谐波治理的首选，其中，又 以并联型APF应用居多。在并联型APF主电路参数设计中，直流侧电压值的选取是系统设 计中最为重要的关键环节之一，谐波补偿性能和功率损耗如何实现综合最优化是设计直流 侧电压值优先考虑的因素。在调制比、开关频率、输出电感均相同的情况下，直流侧电压与 系统功率损耗和输出电流的开关纹波的幅值大小均成正比，因而选择合适的、且能根据不 同工况改变的直流侧电压有重要的意义。实际应用时，APF的直流侧电压一般采用固定值， 当谐波容量上升时，较低的直流侧电压将无法满足补偿精度的要求；当谐波容量下降时，在 满足补偿精度的基础上，较高的直流侧电压导致了较高的功率损耗，无法实现APF功率损 耗和补偿性能的综合最优。
【发明内容】
[0003] 要解决的技术问题：针对现有技术的不足，本发明提出一种有源型谐波治理装置 直流侧电压控制优化方法，用于解决由于现有的APF直流侧电压固定导致谐波补偿指令电 流波动时出现补偿精度低、功率损耗大等技术问题。
[0004] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
[0005] 一种有源型谐波治理装置直流侧电压控制优化方法，在有源型谐波治理装置内设 置控制器，控制器包括谐波检测单元、电流内环单元、电压外环单元、直流侧电压调节单元 和PWM脉冲宽度调制单元；所述直流侧电压调节单元包括最大调制比检测单元和直流侧参 考电压调节单元；
[0006] 所述谐波检测单元采集网侧电压以及负载电流计算输出谐波补偿指令电流/' ;谐 波补偿指令电流4与电压外环单元的输出端的基波有功指令电流:求和形成总指令电流 总指令电流4与桥臂电流i。求差后得到二者之间的偏差形成调制波信号；将调制波信 号与载波信号输入最大调制比检测单元中获得一个系统周期的最大调制比1?;将一个系 统周期的最大调制比M_作为控制对象输入至直流侧参考电压调节单元中，根据输入的系 统周期的最大调制比M_的值动态调整获得下一个系统周期的直流侧参考电压Udc;_Mf;当前 系统周期的直流侧参考电压Ud。#与当前直流侧电压测量值Ud。求差后输入电压外环单元 中，电压外环单元的输出端生成基波有功指令电流 ;
[0007] 所述PWM单元接收调制波信号和载波信号并进行调制后作为逆变器的驱动脉冲 信号输入逆变器。
[0008] 进一步的，在本发明中，在控制器中还包括输出限幅单元，所述输出限幅单元设置 在谐波检测单元的输出端，当检测到一个系统周期的直流侧参考电压ud。#大于直流侧电 容的可承受的电压上限时，输出限幅单元对谐波补偿指令电流（，进行限幅至额定补偿电 流。
[0009] 进一步的，在本发明中，将第k个系统周期的最大调制比输入至直流侧参考 电压调节单元中，从而获得第k+1个系统周期的直流侧参考电压为：
【主权项】
1. 一种有源型谐波治理装置直流侧电压控制优化方法，其特征在于：控制器包括谐波 检测单元、电流内环单元、电压外环单元、直流侧电压调节单元和PWM脉冲宽度调制单元； 所述直流侧电压调节单元包括最大调制比检测单元和直流侧参考电压调节单元； 所述谐波检测单元采集网侧电压以及负载电流计算输出谐波补偿指令电流;谐波补 偿指令电流与电压外环单元的输出端的基波有功指令电流<2求和形成总指令电流（I; 总指令电流4与桥臂电流求差后得到二者之间的偏差形成调制波信号；将调制波信号与 载波信号输入最大调制比检测单元中获得一个系统周期的最大调制比M_;将一个系统周 期的最大调制作为控制对象输入至直流侧参考电压调节单元中，根据输入的系统周 期的最大调制比1"的值动态调整获得下一个系统周期的直流侧参考电压Ud。#;当前系统 周期的直流侧参考电压Ud。#与当前直流侧电压测量值Ud。求差后输入电压外环单元中，电 压外环单元的输出端生成基波有功指令电流 所述PWM单元接收调制波信号和载波信号并进行调制后作为逆变器的驱动脉冲信号 输入逆变器。
2. 根据权利要求1所述的一种有源型谐波治理装置直流侧电压控制优化方法，其特征 在于：在控制器中还包括输出限幅单元，所述输出限幅单元设置在谐波检测单元的输出端， 当检测到一个系统周期的直流侧参考电压Udc;Mf大于直流侧电容的可承受的电压上限时， 输出限幅单元对谐波补偿指令电流4进行限幅至额定补偿电流。
3. 根据权利要求1或2所述的一种有源型谐波治理装置直流侧电压控制优化方法，其 特征在于：将第k个系统周期的最大调制比输入至直流侧参考电压调节单元中，从而 获得第k+1个系统周期的直流侧参考电压为：
式中，为第k个系统周期的直流侧电压测量值，为第k个系统周期的最大调制 比，MMf为调制比参考值。
【专利摘要】本发明公开了一种有源型谐波治理装置直流侧电压控制优化方法，该方法具有如下特点：利用电流环生成的调制波信号，以一个系统周期内的最大调制比Mmax为控制对象，通过在传统电流电压双闭环控制器的基础上增加一级直流侧电压参考值调节环，改变直流侧参考电压为实现对直流侧电压的动态调节，在满足补偿精度要求的前提下，最大限度地降低系统的功率损耗，从而使得APF补偿系统的综合性能达到最优。当谐波补偿指令电流急剧增加导致调节器输出的直流侧电压参考值高于直流侧电容可承受电压的上限值时，立即对补偿指令电流进行限幅，从而保证系统的安全稳定运行。本发明可以实现APF对功率损耗和补偿精度的综合优化，具有很好的可行性和实用价值。
【IPC分类】H02J3-01
【公开号】CN104578073
【申请号】CN201510033876
【发明人】赵剑锋, 刘康礼, 曹武, 季永超, 王艺钢
【申请人】东南大学
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月22日