[发明专利]一种新型的串联型有源电力滤波器

说明书

技术领域

本发明属于预测电流控制领域，尤其涉及一种基于预测电流控制的基波磁通补偿的串联型有源电力滤波器。

背景技术

由于电力系统中广泛采用了非线性电力电子装置，使得电网中产生了大量的谐波，从而对电力系统的安全运行造成了一定的威胁。有源电力滤波器（APF, active power filter）作为谐波抑制的新型补偿装置，在滤除谐波方面具有良好的动态抑制特性，同时还能够补偿无功，是得到工程验证的有效方法。但是，在使用有源电力滤波器对谐波进行检测和实时补偿时由于谐波电流含有较多的频率成分，准确地跟踪与控制都比较困难，影响谐波的检测和补偿效果，从而降低了电力系统的稳定性。基于基波磁通补偿（FMFC）的有源电力滤波器，只需要跟踪补偿变压器一次侧的基波电流，大大地降低了跟踪难度，当满足基波磁通补偿条件时，补偿变压器对基波电流呈现低阻抗谐波电流呈现高阻抗，这样使得谐波电流不能够通过补偿变压器，而基波电流可以无障碍通过，谐波电流被迫从无源滤波器流出，从而达到滤除谐波的目的。

目前基于FMFC原理的滤波器，尽管研究了补偿电流谐波含量对基波磁通补偿滤波器的影响，但得出的结论为补偿电流谐波含量越高，基波磁通补偿滤波器的滤波效果越差。当采用滞环控制电流补偿方法，该方法实现起来简单，跟踪速度快，但存在开关频率不固定，所含谐波严重基波磁通补偿滤波效果。基于周期采样法的基波磁通补偿滤波器，该方法开关频率固定，但参考电流与反馈电流的误差变化比较大，而且谐波含量也比较高。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种新型的串联型有源电力滤波器，该滤波器将预测电流控制方法应用于基波磁通滤波器中，采用离散化的方法预测下一周期参考电流值，实现APF电流的预测控制，从而可以提高系统的控制精度，减小电流跟踪误差，同时能够消除采样、计算等带来的延时，具有开关频率固定、电压利用率高、开关损耗小、动态响应快等优点。

本发明采用的技术方案是，一种新型的串联型有源电力滤波器，包括补偿变压器、APF预测电流控制、逆变器控制电路。所述的补偿变压器，补偿变压器一次侧与系统电源和非线性谐波源相串联，流过补偿变压器一次侧的电流由基波电流和谐波电流组成，且变压器本身漏感很小，几乎可以忽略，通过逆变器在补偿变压器副边注人一个基波补偿电流。

所述的APF预测电流控制，预测电流控制算法是线性离散控制，在采样过程中忽略电阻R不会影响系统的性能。为了实现APF的预测电流控制，至关重要的一步就是准确、快速地麵出下一采样时刻参考电流值。在稳态时，基波参考电流成分比较稳定，且以周期形式重复出现，可以采用上一周期存储的历史数据作为下一采样时刻的基波参考电流预测值；在暂态时，由于此时参考电流发生变化而无法利用所存储的历史数据作为参考值，这时可以考虑采用拉格朗日外推插值法求得下一个采样时刻的参考电流预测值。

所述的逆变器控制电路，采用数字信号处理器TMS320F28335 DSP和可编程逻辑器件FPGA，逆变器功率器件采用英飞凌型号FP100R12WKT4的IGBT，额定电压为1200V，额定电流为100A。

本发明的有益效果是，该新型串联有源电力滤波器，将预测电流控制方法应用于基波磁通滤波器中，实现APF电流的预测控制，不仅减小了电流跟踪误差，还能够消除采样、计算等带来的延时，同时还具有开关频率固定、电压利用率高、开关损耗小、动态响应快等优点。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。 图 1 是本发明的基波补偿有源电力滤波器原理图。

具体实施方式

如图所示，本发明的新型的串联型有源电力滤波器，包括补偿变压器、APF预测电流控制、逆变器控制电路。

所述的补偿变压器，补偿变压器一次侧与系统电源和非线性谐波源相串联，流过补偿变压器一次侧的电流由基波电流和谐波电流组成，且变压器本身漏感很小，几乎可以忽略，通过逆变器在补偿变压器副边注人一个基波补偿电流。当补偿变压器副边注人的补偿电流与基波电流同频率、反相位时，基波磁通将补偿为零，从而对基波电流呈现低阻抗，而对谐波电流呈现高阻抗。所以，在基波补偿有源滤波器中，谐波电流将被迫从无源滤波器支路流出，从而起到真正的谐波隔离的目的。