适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控制方法_2

文档序号:9276183阅读:来源:国知局
在两相静止坐标系上的坐标值为:
[0057] 3)根据两相静止坐标系与旋转坐标系之间的空间位置转换得到电压矢量、电流矢 量在旋转坐标系上的坐标值;
[0058] 电压矢量在旋转坐标系上的坐标值为:

[0063] 4)采用低通滤波器提取电压矢量在旋转坐标系上的坐标值,得到PCC点电压和负 载电流基波正序分量在旋转坐标系上的坐标值为:
[0064]
[0065] 公式(20)中,尽+、(为基波正序电压、电流的幅值,《、供卩为基波正序电压、 电流的初始相角,Y为xy坐标系的初相角;
[0066] 5)根据3)和4)中得到的电压、电流的基波正序分量在与基波正序电压同向同转 速的旋转坐标系上的坐标值,得到电压的基波正序分量与电流的基波正序分量之间的夹角 为沒广-炉i +;
[0067] 再根据有功电流的定义得到有功电流表达式如下:
[0072] 6)根据直流侧电压与期望值的偏差,应用PI控制器得到电压控制所需的有功电 流ipd。,再根据步骤3. 4中得到的PCC点电压基波正序分量在旋转坐标系上的坐标值,将ipd。 也投影到xy坐标系,其坐标值分别为:
[0073]
[0074] 将ipd。在xy坐标系上的分量分别加入到负载有功电流在xy轴坐标上的分量,则 系统消耗的有功电流在xy坐标系的坐标值为:
[0075]
[0076] 7)将有功电流在与基波正序电压同向同转速的旋转坐标系上的坐标值进行矩阵 反变换得到有功电流的三相瞬时值分别为:
[0077]
初相角;
[0079] 8)用采集到的负载电流三相瞬时值减去7)中得到的系统有功电流的三相瞬时 值,即得有源电力滤波器的指令电流信号,
[0080]
[0081] 本发明的有益效果是:本发明适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控 制方法,能在一个电周期内完成动态跟踪补偿,动态响应特性好。不受弱电网电压发生频偏 的影响。在弱电网系统处于稳态时,APF能有效地准确补偿负载的无功和谐波电流,整个控 制过程中不需要使用锁相环,有效地降低了检测延时,保证了 APF补偿的动态性。
【附图说明】
[0082] 图1是本发明适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控制方法中APF主 电路拓扑结构图;
[0083] 图2是本发明适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控制方法步骤3中 两相静止坐标系至和两相xy旋转坐标系;
[0084] 图3是本发明适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控制方法中的APF 控制策略框图;
[0085] 图4是弱电网系统PCC点电压的仿真波形;
[0086] 图5是弱电网系统负载电流的仿真波形;
[0087] 图6是补偿前系统A相PCC点电压和弱电网系统电流的仿真波形;
[0088] 图7是补偿后系统A相PCC点电压和弱电网系统电流的仿真波形;
[0089] 图8是补偿前系统A相PCC点电压和弱电网系统电流的FFT分析;
[0090] 图9是补偿后系统A相PCC点电压和弱电网系统电流的FFT分析;
[0091] 图10是弱电网系统负载突变时负载电流的仿真波形;
[0092] 图11是弱电网系统负载突变时逆变器电流跟踪指令电流的仿真波形;
[0093] 图12是弱电网系统负载突变时补偿后的系统A相PCC点电压和弱电网系统电流 的仿真波形;
[0094] 图13是弱电网系统发生+5Hz频偏时补偿后的系统A相PCC点电压和弱电网系统 电流的仿真波形;
[0095] 图14是弱电网系统发生-5Hz频偏时补偿后的系统A相PCC点电压和弱电网系统 电流的FFT分析;
[0096] 图15是弱电网系统发生+5Hz频偏时补偿后的系统A相PCC点电压和弱电网系统 电流的仿真波形;
[0097] 图16是弱电网系统发生-5Hz频偏时补偿后的系统A相PCC点电压和弱电网系统 电流的FFT分析。
【具体实施方式】
[0098] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明进行详细说明。
[0099] 本发明提供了适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控制方法,按照以 下步骤实施:
[0100] 步骤1,采集弱电网系统PCC点处电压ea、eb和e。的瞬时值,逆变器直流侧电压V d。 的瞬时值,负载电流U。的瞬时值,以及逆变器发出的电流i ^icJP i。。的瞬时值; [0101] 步骤2,将采集到的ea、eb、e。、vd。、ila、込和U。的瞬时值,以及逆变器发出的电流 i M、U和i。。瞬时值经过调理电路处理后输入到DSP处理器中,通过A/D模块转换为数字信 ea、e^、ec、Vdc、i^、iix、ica、icb和i cc;
[0102] 步骤3, DSP处理器通过对数字信号ea、eb、e。、vd。、ila、込和U。进行处理,得到有 源电力滤波器的指令电流信号i Mfa、iMfb、iMf。;
[0103] 步骤3中得到有源电力滤波器的指令电流信号具体按照以下步骤实施:
[0104] 1)系统PCC点电压和负载电流的瞬时值分别为:
[0105]
[0107] 公式(1)、⑵中:m、n为谐波次数,+表示正序,-表示负序;《为角速度,t为时 间,S为正序 m次谐波电压幅值,五m为负序m次谐波电压幅值,6^为负序m次谐波电压 的初始相角,C1为正序m次谐波电压的初始相角,J,丨为正序n次谐波电流幅值,为负序 n次谐波电流幅值,色1为负序n次谐波电流的初始相角,< 为正序n次谐波电流的初始相 角;
[0108] 2)将PCC点的电压和负载电流瞬时值转换为两相静止坐标系;
[0109] PCC点的电压在两相静止坐标系上的坐标值为:
[0113] 3)根据两相静止坐标系与旋转坐标系之间的空间位置转换得到电压矢量、电流矢 量在旋转坐标系上的坐标值;
[0114] 电压矢量在旋转坐标系上的坐标值为:
[0119] 4)采用低通滤波器提取电压矢量在旋转坐标系上的坐标值,得到PCC点电压和负 载电流基波正序分量在旋转坐标系上的坐标值为:
[0121] 公式(7)中,巧+、Z1+为基波正序电压、电流的幅值,为基波正序电压、电 流的初始相角,Y为xy坐标系的初相角;
[0122] 5)根据3)和4)中得到的电压、电流的基波正序分量在与基波正序电压同向同转 速的旋转坐标系上的坐标值,得到电压的基波正序分量与电流的基波正序分量之间的夹角 为矿-奶+;
[0123] 再根据有功电流的定义得到有功电流,具体表达式如下:

[0126]则有功电流在与基波正序电压同向同转速的旋转坐标系上的坐标值为:
[0128] 6)根据直流侧电压与期望值的偏差,应用PI控制器得到电压控制所需的有功电 流ipd。,再根据3)和4)中得到的PCC点电压基波正序分量在旋转坐标系上的坐标值,将i pd。 也投影到xy坐标系,其坐标值分别为:
[0130] 将ipd。在xy坐标系上的分量分别加入到负载有功电流在xy轴坐标上的分量,则 系统消耗的有功电流在xy坐标系的坐标值为:
[0132] 7)将有功电流在与基波正序电压同向同转速的旋转坐标系上的坐标值进行矩阵 反变换
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