[发明专利]一种新型的有源电力滤波器控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电流跟踪误差补偿领域，尤其涉及一种基于无差拍控制的新型有源电力滤波器控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，越来越多的电力电子等非线性负载被应用于工业和民用场合。随之而来也出现了新的问题，非线性负载导致电流畸变，向电网中注入大量的谐波电流，影响电能质量。因此，电能质量问题也随之受到越来越广泛的关注，而有源电力滤波器(active power filter，APF)因具有较强的补偿谐波电流的能力，被认为是改善电能质量的主要解决方案。

目前，已有相关文献研究了APF补偿谐波电流方法。采用滞环电流控制方法实现谐波补偿，电流响应速度较快，但滞环的环宽和开关频率的反比例关系影响电流的控制效果。采用重复控制方法实现谐波电流跟踪，为了提高谐波补偿的动态性能，采用双重复控制器控制电流，在确保控制精度的同时提高动态响应，起到一定的效果，但在谐波电流变化显著的区域补偿能力依然不足，在负载突变时响应时间依然受到重复控制的限制，且双重复控制器增加了算法的复杂度。采用比例积分调节器控制电流，对不同频次的谐波采用不同的积分参数，实现对电流的比例积分控制。这种方法仍是对各次谐波分频治理，治理能力有限，实现较繁琐，动态过程较长。自适应算法被应用于补偿谐波电流，可获得较好的稳态补偿效果，但动态过程较长，算法实现难度较大。

无差拍控制(deadbeat control，DBC)因具有动态响应快，控制精度高，实现简单等优点而被应用于APF 中，不用对各次谐波电流进行分频治理。但在 DBC 实现的过程中，由于数据采样到数据执行存在“两拍”的时间延时，这在 DBC 中必须加以考虑。其实，在数字控制中均存在控制延时问题，文献就控制延时对电流产生的影响这一问题做了定量的分析。除了控制延时问题，在实现谐波电流跟踪的过程中，电流跟踪误差会对电流的控制精度产生影响。在上述谐波治理的控制方法中对谐波电流跟踪过误差的分析较少。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种基于无差拍控制的新型有源电力滤波器控制方法，该方法在 αβ 轴系下采用后向差分的方法将连续时间数学模型离散化。采用无差拍控制方法实现电流跟踪，采用“两步预测”的方法补偿控制中的“两拍”延时。采用电流校正算法抑制采样误差对电流产生的影响。本发明采用的技术方案是，一种新型的有源电力滤波器控制方法，包括电流校正算法、电流跟踪补偿误差、无差拍控制器。所述的电流校正算法，是为了抑制第(n–1)周期电流采样误差，抑制采样误差的累积效应。在第(n–2)周期的基础上，利用第(n–2)周期的电流和第(n–1)周期的输出电压增量对第(n–1)周期的电流做“一步预测”，得到预测电流。将第(n−1) 周期的实际电流和预测电流采取加权平均的方法计算得到校正电流。

所述的电流跟踪补偿误差，抑制由电流跟踪误差产生的累积电压增量对谐波电流跟踪的影响。在待补偿电流变化显著的时间区域补偿电流跟踪误差，可消除累积电压增量对谐波电流跟踪的影响。

所述的无差拍控制器，内环采用DBC 实现对电流的快速跟踪，同时将电流跟踪误差算法和电流校正算法抑制误差电流对控制精度的影响，改善电流的控制效果；外环采用电容储能PI 调节器控制直流母线电压，其输出量为有功功率给定值；再结合瞬时功率理论可计算得到内环的基波电流给定值。

本发明的有益效果是，该新型有源电力滤波器控制方法，在待补偿电流变化显著的时间区域补偿电流跟踪误差，提高了谐波电流的补偿能力，在特定区域补偿跟踪误差的方法更为简单；针对电流采样误差而提出的电流校正算法，可有效降低采样误差对电流控制精度产生的随机性影响，提高电流的控制精度。

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 是本发明电路原理框图。

具体实施方式

如图所示，本发明的三相四开关有源电力滤波器的新型控制方法，包括四开关 SVPWM 控制器、非线性负载、控制芯片。

所述的电流校正算法，是为了抑制第(n–1)周期电流采样误差，抑制采样误差的累积效应。在第(n–2)周期的基础上，利用第(n–2)周期的电流和第(n–1)周期的输出电压增量对第(n–1)周期的电流做“一步预测”，得到预测电流。将第(n−1) 周期的实际电流和预测电流采取加权平均的方法计算得到校正电流。调节校正系数，可改变电流跟踪的快速性和稳定性。较小的可提高跟踪的快速性，而较大的可提高跟踪的稳定性。