[发明专利]一种应用于多电平有源电力滤波器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于多电平有源电力滤波器的控制方法，属于谐波检测及谐波治理领域。

背景技术

近年来，大量的电力电子装置如电弧炉、电焊机和变频器等非线性负荷接入电网，向电网中注入了大量的谐波和冲击性无功功率，导致了电网电压和电流波形的失真，严重影响了供电质量，有源电力滤波器能动态抑制谐波和补偿无功，被公认为是解决电力系统谐波问题的最有效手段；

在目前现有的补偿技术中，在使用有源电力滤波器对谐波进行检测和实时补偿时，不可避免的会产生延时，它不仅会严重影响谐波的检测和补偿效果，而且会降低系统的稳定性；而滞环电流控制虽然补偿速度快精度高，但该技术由于受开关频率的限制，不适用于多电平的场合，不利于提高电平级数以及系统的容量；而已有的预测电流控制方法,为获取补偿谐波电流所需的指令信号,所采集的样本信号值都是从负载侧测得,所需传感器较多，且补偿算法不精确。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种应用于多电平有源电力滤波器的控制方法-预测电流控制法,本发明所述的控制方法为获取补偿谐波电流所需的指令信号,所采集的样本信号值不是从负载侧测得,而是从电源端较方便的测得所需样本信号,该方法可以有效地实现对非线性、时变性和不确定性信号的预测，同时大多数电力负荷和各种变流装置属于可预测性负荷，因此可以采用该方法来解决有源电力滤波器数字控制系统的延时问题，且可应用于大功率场合，该方法控制精度高，响应速度快。

本发明的技术方案为：

一种应用于多电平有源电力滤波器的控制方法，在解决有源电力滤波器对谐波进行检测和实时补偿时的延时，从间接电流控制和预测谐波电流控制两个方面分别控制基波有功无功和谐波电流，其中预测谐波电流控制具体的作法为：

在基于瞬时无功理论检测法的基础上，将得到网侧瞬时基波电流分量i_sda、i_sdb、i_sdc，在高速采样系统中当前的采样值可以约等于下一个采样值，即i_sdn(k+1)≈i_rn(k)，式中i_rn(k)为在k时刻谐波源电流的输入有功分量，即为负载基波电流,而当前负载基波电流近似等于当前网侧基波电流值i_sdn(k)，最终可以得到两个样本之间的补偿误差，即为当前网侧电流值i_sn(k)与当前网侧基波电流值i_sdn(k)之差，再将所得的电流误差信号乘以比例系数K转化为电压信号，所得到的参考电压值作为指令信号，经过脉冲宽度调制方式产生驱动信号，以达到补偿谐波电流的目的。

i_sdn(k+1)≈i_rn(k)的成立，是因为此时有源电力滤波器(APF)输出的谐波补偿电流i_hn与谐波源产生的谐波大小相同方向相反，谐波电流被补偿后网侧电流只含有负载的有功电流，此时可以认为电网侧电流近似等于负载侧基波电流分量，则负载侧电流与电网侧电流之差即为谐波电流i_hn；在数字离散控制系统中，i_hn的导数等于下一个状态值i_hn(k+1)和当前值i_hn(k)之差，下一采样值网侧基波电流i_sdn(k+1)可以近似等于下一采样值负载基波电流。

本发明的有益好处：

1、获取采样信号所需传感器较少；

2、可用来解决有源电力滤波器数字控制系统的延时问题；

3、该算法将补偿电流指令变换为电压指令且与模块数无关；

4、采用该控制算法的多电平多模块结构的有源滤波器系统可应用在高压大容量场合并且该控制算法不会随着模块数的增加而变复杂；

5、仿真和实验结果表明该算法能够快速跟踪和补偿负载畸变电流，谐波抑制效果良好，控制精度高，响应速度快。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式进一步说明本发明。

图1是本发明的控制系统框图；

图2是本算法的仿真验证图，其中a图是补偿前负载侧电流波形，b图是逆变器输出的补偿电流波形，c图是补偿后网侧电流波形。

具体实施方式