[发明专利]无功负序谐波电流PI无静差解耦控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无功负序谐波电流PI无静差解耦控制方法，属于电工类用户电力技术领域。

背景技术

电流PI无静差解耦控制技术主要应用在配电静止同步补偿器(DSTATCOM)、电力有源滤波器(APF)等电能质量治理装置的电流直接跟踪控制中。该项技术主要针对三角载波PWM电流控制方法，该方法采用PI调节器以增强电流的响应速度、减小跟踪误差。但在三相静止坐标系中，由于电流指令为时变量，因此，无法实现电流的无静差跟踪。为了克服上述缺点，人们将PI电流跟踪控制从三相静止坐标系中转换到dq0同步旋转坐标系(Synchronous Reference Frame，SFR)中，如图1所示，这样与SFR同步的电流分量将在SFR中形成直流量，从而一方面，实现无静差控制，另一方面，可增强PI控制的鲁棒性。该方法下，当DSTATCOM仅需单独补偿无功或负序或某一种次数的谐波电流时，可以取得较好的补偿效果，但当需要同时补偿上述两种以上的电流分量时，由于此时SFR中不仅包含直流量，还包含与SFR不同步的电流分量形成的交流量，此时，依然无法真正实现PI无静差控制目标，与三相静止坐标系中的控制效果相当。

如图2所示，现有技术首先利用对称分量法将三相补偿电流i_Ca、i_Cb、i_Cc分解为正序和负序两个部分，然后采用正序、负序两套SFR的独立电流跟踪控制方案，此时，由于正、负序电流分别在正、负序SFR中均表现为直流量，采用PI调节器可以实现对正、负序电流的无静差跟踪控制。这种方法存在以下问题：

第一，由于存在正、负序电流分量的实时检测过程，即对称分量分解过程，算法复杂，且包含90°延时环节，造成实时性较差；

第二，当补偿电流中包含谐波电流分量时，正序和负序SFR中依然会存在由谐波电流形成的交流扰动分量，从而不能实现真正意义上的PI无静差控制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种无功、负序以及谐波电流的PI无静差解耦控制方法，主要用来解决DSTATCOM、APF等电能质量治理装置在补偿两种或以上的电流(如基波正序无功电流、基波负序电流、谐波电流)时，在dq0同步旋转坐标系(SFR)中的各电流分量之间的PI解耦控制以及全部电流分量的无静差控制问题。

按照本发明提供的技术方案，所述无功负序谐波电流PI无静差解耦控制方法包括如下步骤：

1)运用dqo同步旋转坐标变换，将三相三线制不平衡畸变负载电流i_a、i_b、i_c从三相静止abc坐标系中变换到指定的旋转坐标系中，所述指定的旋转坐标系是指m次正序旋转坐标系和m次负序旋转坐标系，m＝1、2、3、…，并利用低通滤波器将对应旋转坐标系中的直流量和交流量分离出来：

设三相三线制任意三相不平衡畸变负载电流为i_a、i_b、i_c，运用对称分量法表示如下式：

ik=Σm(ikm++ikm-)---(1)]]>

式中，k＝a、b、c；m≥1为谐波次数；分别为各次谐波正序、负序分量；将基波分量看成次数为1的谐波分量，各次谐波正序、负序分量表示为：

式中，和分别为第m(≥1)次谐波正、负序分量的幅值和初相角；

设C_m1、C_m2分别为第m次同步旋转坐标系按逆时针和顺时针旋转时的三相静止坐标系到对应同步旋转坐标系的变换矩阵：

C_m1为正序变换矩阵，C_m2为负序变换矩阵；