[发明专利]一种新型三相有源电力滤波器控制方法

说明书

本发明公开一种新型三相有源电力滤波器控制方法，其特征在于这是一种无三相交流电压传感器的新型控制方法，该方法首先将三相APF电压矢量方程，进行Clark坐标变换得到 坐标系下的改进型APF电压方程式，然后对其进行积分，积分上下限为一个周期，得到电压平均值，在对平均值进行处理得到控制器调制信号。该方法能够很好地解决谐波电流提取精确度和补偿电流实时性的矛盾。此外，还能有效地降低有源电力滤波器的开关频率。本发明设计的改进型APF具有良好的准确度和实时性，并能从根本上解决开关频率高的问题。

技术领域

本发明属于谐波治理领域，尤其涉及一种无三相交流电压传感器的新型三相有源电力滤波器控制方法。

背景技术

对用于治理电网谐波的三相有源电力滤波器来说(ActivePowerFilter，简称APF)，主要的研究热点基本上都集中在:有源电力滤波器的结构对比、谐波的提取和补偿算法改进以及降低开关损耗三个方面。目前，并联有源电力滤波器结构上主要有两种，分别是:电流源型APF和电压源型APF。

传统并联型APF的基本思想大部分都采用平均电流计算方法。控制结构均采用电流电压双闭环的形式，内环为电流环，外环为电压环。控制方法主要有基于瞬时无功功率理论，预测控制，神经网络控制和滞环控制等。其中，瞬时无功功率算法存在锁相倍频(PLL)，控制效果受电网波动影响较大。滞环控制为变周期控制方式，控制方法简单，但开关损耗高。预测控制与神经网络在功率因数为1的方面更为突出，但是算法复杂度较高难于实现。

此外，开关频率高的问题也是高频高压电力电子领域关注的热点。较高的开关频率会给APF系统带来开关损耗大，成本高以及适用范围小等缺点。在传统的APF系统和算法中，有的学者采用矢量谐振技术开关频率在10kHz。给出的载波频率大于等于10kHz。有的文献基于数字控制方案的APF，开关频率甚至达到20kHz。而电力系统中，需要治理的最高谐波为50次谐波分量，即50×50=2.5kHz。传统的APF开关频率远远大于系统需要的最高频率的2倍。因此，要想在传统的三相APF中降低开关频率，必须打破传统逆变器产生补偿谐波的方案，采用新的三相APF结构及其控制算法。

发明内容

本发明就是针对上述问题，设计了一种无三相交流电压传感器的新型三相有源电力滤波器控制方法，该方法首先将三相APF电压矢量方程，进行Clark坐标变换得到坐标系下的改进型APF电压方程式，然后对其进行积分，积分上下限为一个周期，得到电压平均值，在对平均值进行处理得到控制器调制信号。

本发明采用的技术方案是，一种新型三相有源电力滤波器控制方法，包括信号检测调理电路、电流控制策略、非线性负载。

所述的信号检测调理电路，是以瞬时无功功率理论为基础，得出用于有源电力滤波器的谐波和无功电流实时检测方法。首先将三相电流经坐标正变换转换到同步旋转坐标系下，再经低通滤波器滤波，最后在通过坐标反变换，得到三相谐波电流。

所述的电流控制策略，采用的是平均电流的方式，对其进行计算和化简得到控制器调制信号。实现控制目标不需要过多的复杂的控制算法，而且不需要进行旋转坐标变换，这样就省去了对电网电压的锁相倍频环节;控制器公式中只涉及到对源电流的检测和直流侧电压的检测，而不涉及到对电网电压的检测。

所述的非线性负载由三相二极管整流桥及其直流侧电阻构成，谐波为6k1次，且5、7、11和13次等低次谐波为主。

本发明的有益效果是，该新型三相有源电力滤波器控制方法，能够很好地解决谐波电流提取精确度和补偿电流实时性的矛盾。此外，还能有效地降低有源电力滤波器的开关频率。本发明设计的改进型APF具有良好的准确度和实时性，并能从根本上解决开关频率高的问题。

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。