[发明专利]基于高补偿精度电流环的复合控制有源滤波器及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及有源滤波器电流环复合控制技术领域，尤其涉及基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器及控制方法。

背景技术

自晶闸管诞生以来，因其衍生的电力电子产品不断地改变着人们的日常生活，基于晶闸管的电力电子产品的优越性越来越受到人们的关注与引用。与此同时电网中大量的引入了基于晶闸管等非线性负载的电力电子设备，导致了严重的电网谐波污染。这主要是因为这些负载的非线性、冲击性和不平衡的用电特性造成的。因此用于谐波抑制的有源滤波器技术逐渐的成为近几年国内外电力电子和电工领域及用电领域的研究热点之一。有源电力滤波器(APF)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它是基于现代控制技术和先进的数字化高速处理器，对相关数据进行高速处理，使其能够对不同幅值大小和频率的谐波进行快速的跟踪补偿，在微秒单位里进行快速的反应，使电网系统中谐波的总矢量和为零。相对与无源滤波器，只能在工频周期内进行过零投切的反应速度和只能够被动吸收固定的频率与大小的谐波而言，有源滤波器可以通过采样负载电流并进行各次谐波的分离及无功的分离，通过有源滤波器的控制并主动的发出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中的相应的谐波

电流，实现了动态跟踪补偿，不仅可以补偿谐波和无功而且还能够处理不平衡问题。

有源滤波器从负载电流或者系统电流采集开始，并实时的对采集数据进行快速的处理，根据采集的数据快速的消除系统的谐波、无功和不平衡问题，从而改善电网的供电质量。有源滤波器与传统的无源滤波器相比较，APF的补偿方式更为灵活，补偿功能也更全面，可以补偿所有的谐波也可以按照指定次的谐波进行补偿，除了具备补偿谐波的同时还可以补偿部分无功和三相不平衡电流。

目前并联APF经过相关的控制算法，达到谐波单次分离的功能和无功分离，不平衡电流的分离，以分离的相关电流做为参考指令电流IRa和装置输出电流ICa做误差值，误差值经过电流跟踪控制算法，及时快速的让装置发出和系统中谐波分量相反的矢量值。但是传统的电流跟踪控制策略多为滞环控制、传统的PI跟踪、修正型的PI控制算法等，其中滞环控制会产生较宽的谐波频谱，没有固定的开关频率，无法控制输入电网的开关频率次谐波电流，从而引起APF的输出滤波器的参数无法确定；对于传统的PI控制器是一直沿 用于直流量的无静态误差的跟踪控制，对于APF的谐波电流来讲，跟踪的是交流量，PI无法实现无静态误差跟踪控制，对于参考指令电流IRa和装置发出电流的误差值，作用速度和准确度较低，无法实现完全跟踪控制，引起装置补偿率较低，达不到完全抵消系统中的谐波电流。

现有公告号为CN201510018591的中国发明专利申请文件，公开了一种《一种基于PI控制有源滤波器的快速电流跟踪控制方法》，包括“步骤一：设定最大误差电流响应值△imax；步骤二：获得误差电流值△i；步骤三：用误差电流值△i除以最大误差电流响应值△imax，获得其整数倍数值n及误差余数电流△i’；步骤四：误差余数电流△i’直接进入PI调节器计算获得第一输出电压V1,将整数倍数值n通过伏秒特性计算获得第二输出电压V2；步骤五：将第一输出电压V1和第二输出电压V2相加得到调制电压V。通过在PI调节前加入输入误差限制，然后在PI输出后补充，实现输出电压对电流的无延迟响应。”然而，该发明专利需要设定最大误差电流响应值，不属于闭环自适应控制，不能够随负载电流的动态大小变化进行自行调节。整个控制方法采用开环控制，当设定值与系统负载实际需要值过大时，容易产生过补偿或者欠补偿情况。在其整个控制系统中最大误差电流响应值难以界定，针对实际负载频繁变换的场所，最大误差电流响应值难以确定一个合理的取值。另外在该控制算法系统中谐波目标电流和输出电流的误差总是趋于不断变化的，得到的误差值再与设定的最大误差电流响应值做整数倍和余数倍的运算，只是变相的把PI跟踪的差值变小，并不能真正的起到无静差的跟踪的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种稳态精度高，响应速度快，能够通过对交流量的跟踪消除静态误差的基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器及控制方法。

为解决上述问题，本发明的一种技术方案是：

本发明基于高补偿精度电流环的复合控制型有源滤波器，包括连接在采样侧电网上的有源滤波器通用控制电路，所述的有源滤波器通用控制电路包括谐波分离模块；所述的谐波分离模块的输出端依次通过电流环复合控制器、滤波模块连入负载侧电网；所述的滤波模块的输出端连接电流环复合控制器的输入端。