[发明专利]一种适用于有源电力滤波器选择性谐波补偿的电流控制算法

说明书

本发明提供一种有源电力滤波器选择性谐波补偿的电流控制算法，属于电能质量治理领域。有源电力滤波器并联连接在电网和非线性负载之间，对谐波进行集中补偿。有源电力滤波器的控制部分包括网侧电流控制外环、电流控制内环和直流侧电压控制外环。采用本发明提供的算法对网侧谐波电流进行闭环控制，所述控制算法由n(n为正整数)个谐波电流控制单元组成，所述谐波电流控制单元由谐波提取、正反馈数字延时、前向增益三大部分组成。通过在正反馈回路引入相位超前补偿，在前向通道引入增益调整系数，并加入校正函数进行幅值和相位校正，算法具有优异的动态响应和控制鲁棒性。

技术领域

本发明属于电能质量治理领域，尤其涉及一种适用于有源电力滤波器选择性谐波补偿的电流控制算法。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，新能源发电、柔性输电、微电网等以电力电子装置为重要载体的新型发电、输配电技术得到了各国政府和研究机构的重视，这些新兴技术在提高能源利用率、缓解能源危机的同时也会带来系统谐振、电能质量恶化等系列问题。恶劣的电能质量会带来一系列经济社会问题，包括电能浪费、降低设备寿命、威慑医疗设施等关键设备正常运行。有源电力滤波器作为电能质量治理的最有效途径之一，可以动态补偿电网中谐波和无功，具有功能灵活，可实现各次谐波的跟踪，动态响应快，同时还可以进行无功补偿，电压闪变抑制，调整负荷不平衡等优点。

作为有源电力滤波器核心技术之一，电流控制算法的稳态跟踪精度、动态响应速度以及鲁棒性直接决定着有源滤波器的稳态和动态性能。随着选择性谐波补偿的有源滤波器兴起，具有频率选择性的电流控制技术得到了学术界和工业界的广泛关注和研究。

针对有源电力滤波器的选择性谐波电流控制，已有一些文献给出了解决方案。X.Yuan等人在“Stationary-frame generalized integrators for current control ofactive power filters with zero steady-state error for current harmonics ofconcern under unbalanced and distorted operating conditions，”IEEETrans.Ind.Appl.，vol.38，no.2，pp.523-532，Mar./Apr.2002.”中提出广义积分电流控制算法，即所谓的比例谐振控制器(PR)，虽然可以实现选择性谐波电流控制，但是受控的各个谐波电流间易相互影响而减弱频率选择性，需要在频率选择性和控制算法的动态性能间做折中。C.Lascu等人在“High performance current controller for selective harmoniccompensation in active power filters，”IEEE Trans.Power Electron.，vol.22，no.5，pp.1826-1835，Sep.2007.”进一步提出矢量谐振调节器，以提升比例谐振控制器的频率选择性和动态性能，然而该算法易受控制对象参数影响，效果一般。P.Mattavelli等人在“Mattavelli P，Marafao F P.Repetitive-Based Control for Selective HarmonicCompensation in Active Power Filters.IEEE Transactions on IndustrialElectronics，2004，51(5)：1018-1024.”提出基于DFT的电流控制算法，具有优异的谐波频率选择性和良好的动态性能，然而控制结构僵硬，无法依据控制对象针对各次待控制的谐波进行参数优化，当同时补偿控制多次谐波时，该算法动态性能和系统鲁棒性能均受限。

发明内容

发明目的：

本发明针对现有技术的不足，提供一种选择性谐波电流控制新算法。

技术方案：

本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案：