[发明专利]一种三相四线制APF改进型矢量谐振控制方法

说明书

本发明涉及一种三相四线制APF改进型矢量谐振控制方法，该方法包括如下步骤：(1)实时采样直流母线电压，控制直流母线电压保持恒定得到电网侧电流参考指令；(2)实时采样电网侧电流，建立改进型谐振矢量电流控制器，将电网侧电流控制指令和电网侧电流实测值输入至改进型谐振矢量电流控制器得到三相四线制APF调制信号；(3)对调制信号进行调制得到三相四线制APF中各开关管的开关信号，根据开关信号控制开关管工作。与现有技术相比，本发明动态响应速度快、稳定裕度高、计算量小、抗干扰能力强。

技术领域

本发明涉及一种三相四线制APF控制方法，尤其是涉及一种三相四线制APF改进型矢量谐振控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，越来越多的电力电子装置被广泛应用到各个领域，电网中的整流器、变频调速装置、电弧炉等非线性负荷不断增加，负荷的非线性、冲击性和不平衡性给电网造成了严重的暂态冲击、无功功率、高次谐波和三相不平衡等问题。电力变换技术中的晶闸管、二极管等开关器件被大量应用到电网中所产生的谐波电流和无功电流，取代了传统的铁磁材料所引起的谐波和次谐波电流，也已成为最主要的谐波污染源，造成电压电流畸变等现象。为解决这类难题，应用电能变换开关技术的谐波和无功补偿装置应运而生。

有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)作为电能变换技术的典型代表，是一种新型先进的谐波无功补偿装置。它不仅能够补偿各次谐波，还可以抑制闪变、补偿无功，有一机多用的特点。作为一种新型电力电子装置，APF的工作性能决定于主电路结构及控制系统，确定了APF的主电路，控制算法就成为决定输出性能和效率的关键。

目前来讲，一般用到的控制方法主要有如下几类：

(1)比例积分(PI)控制、单周期控制和迟滞控制：分别在线电流频谱、误差和总谐波失真(THD)三个方面对三种控制策略进行比较，PI控制与单周期控制对高频交流信号不能实现零稳态误差。迟滞控制具有良好的性能，但不恒定的开关频率会导致补偿电流中含有高次谐波，并增加了滤波器设计的难度。

(2)选择性谐波补偿策略：将所有的谐波控制器叠加成一个完整的电流控制器。该控制器给谐振带通滤波器的整个控制回路频率响应提供了良好的选择性，但是因为谐波检测的延迟无法保证良好的动态响应特性。

(3)具有多重同步旋转坐标系的控制策略：正、负序谐波电流经过各自同步旋转坐标变换得到直流分量，再经过PI控制器实现零稳态误差补偿，但复杂的计算会占用大量的内存空间。此外，当三相四线制系统负载不平衡时，该控制策略不能实现对零序电流的补偿。

(4)比例谐振控制(PRC)和矢量比例积分控制(VPI)：改进型控制策略，能够通过对灵敏度函数和峰值的极小化来获得高稳定性，避免了闭环异常尖峰现象。但是该类方法无法解决三相不平衡和无功问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种三相四线制APF改进型矢量谐振控制方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种三相四线制APF改进型矢量谐振控制方法，该方法包括如下步骤：

(1)实时采样直流母线电压，控制直流母线电压保持恒定得到电网侧电流参考指令；

(2)实时采样电网侧电流，建立改进型谐振矢量电流控制器，将电网侧电流控制指令和电网侧电流实测值输入至改进型谐振矢量电流控制器得到三相四线制APF调制信号；

(3)对调制信号进行调制得到三相四线制APF中各开关管的开关信号，根据开关信号控制开关管工作。

步骤(1)具体为：

(11)建立直流母线电压外环控制环：将采样的直流母线电压以及设定的直流母线参考电压输入至电压控制器，电压控制器输出电网侧d轴的参考电流