[发明专利]一种三相三线制SAPF的定时变环宽电流控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三相三线制有源电力滤波器（SAPF）的定时变环宽电流控制的方法，适用于SAPF逆变器侧输出电流控制，为避免已广泛使用的传统滞环调制方法开关频率不固定的弊端，基于DSP数字控制系统，而设计的一种新型逆变器调制方法，属于逆变器控制技术领域。

背景技术

近年，电力电子技术快速发展，各种非线性电力电子装置的广泛使用，向公用电力系统中注入了大量的谐波电流。这些谐波电流将严重影响电网的电能质量，造成装置过热、中性点电流过大、低功率因数等一系列问题。与传统无源电力滤波器相比，并联型有源电力滤波器（Shunt Active Power Filter,SAPF）具有许多优点：优秀的可控性、快速反应和高控制精度、便于实现滤波器的智能化和小型化等。SAPF不仅能补偿任意次谐波电流，而且还具有无功补偿的能力，这使得其具有相当大的应用空间。

由于有源滤波器的容量相对较大，对其所用电力电子器件的安全性和效率要求较高，因此有源滤波器的电流控制器在提高电流跟踪精度的同时，还应尽量保持逆变器的开关频率恒定、提高装置的安全性并降低直流侧电压以减小整个装置的容量和损耗。目前应用于有源滤波器的电流控制方法一般有两类，即滞环电流控制方法和三角波电流控制方法。前者跟踪精度高，动态响应快，但开关频率波动较大，使得逆变器输出频谱特性不理想，输出滤波器设计较困难；而后者可以保证具有恒定的开关频率，装置功耗和噪声水平较低，但系统鲁棒性较差，响应速度不及滞环控制。

从原理上讲，SAPF的开关频率越高，补偿效果就越好。然而较高的开关频率将带来较大的损耗、机械噪声和其他EMF问题。同时开关频率受开关器件的参数限定，不可能取得太大。因此，就有必要对现有的滞环控制策略提出改进方法。如何在保留滞环电流控制优点的同时，降低SAPF开关频率，限制其波动。

控制电路是有源电力滤波器的核心，决定了有源电力滤波器系统的主要性能和参数指标。相对于传统模拟控制系统，数字化控制系统具有安全稳定、调试方便、便于维护等优点。目前，各种微处理器技术发展迅速，如何将其（特别是高速数字信号处理器DSP）应用到有源电力滤波器中，是研究者非常感兴趣的课题之一。

发明内容

发明目的：为了解决传统滞环控制方法开关频率不固定、输出滤波器设计困难的问题，本发明设计了一种应用于有源电力滤波器中的定时变环宽电流控制方法，可以保证器件的开关频率固定在设定值，从而方便SAPF的输出端口滤波器设计。

技术方案：一种三相三线制SAPF的定时变环宽电流控制的方法，包括如下步骤：

①、三相电流解耦；

②、通过单相分析得出变环宽滞环控制的计算公式；

③、将所得的变环宽计算公式进行离散化处理，引入定时控制时间T_s。

上述方法将定时滞环电流控制与变环宽控制相结合，保留传统滞环控制跟踪精度高和动态响应快的优点，同时可以有效地限定开关器件的最高开关频率和波动范围；应用定时控制算法使本发明易于离散化处理，适合于以DSP为核心控制芯片的SAPF系统中使用。

为了方便解耦，步骤①为：运用基尔霍夫电压定律，向三相测量电流增加零序电流分量，建立SAPF直流侧电容中点与地的虚拟连接，实现三相电流的解耦。

为了更加准确方便地解耦，步骤①为：根据基尔霍夫电压定律建立三相回路方程如下：

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