[发明专利]基于非线性跟踪微分器的有源电力滤波器及其运算电路

说明书

本发明公开了基于非线性跟踪微分器的有源电力滤波器及其运算电路，包括：电压环，根据测量直流侧电压实际值和电压参考值，输出直流侧电压实际值和电压参考值的差值；PI控制器，比例积分控制器，与电压环输出相连,用于输出对应的参考电流；非线性微分跟踪器，与比例积分控制器相连，可以更快速的跟踪参考电流以及导数信号，并滤除参考电流中的谐波；锁相环，生成与电网侧电压同频同相的单位正弦电压信号，检测电网侧电压相位；乘法器，与非线性跟踪微分器和锁相环的输出连接,得到电网侧电流的参考值。本发明在加快反应时间的前提下，极大地提升了有源电力滤波器的动态性能，参考电流使其对谐波的抑制能力可以最大实。

技术领域

本发明涉及电子领域，特别涉及基于非线性跟踪微分器的有源电力滤波器及其运算电路。

背景技术

有源电力滤波器是一种用于实时补偿无功功率和抑制谐波电流的电力电子装置，能够对频率和大小都变化的谐波和变化的无功功率进行实时补偿，可以克服传统滤波器等谐波抑制和无功功率补偿方法的缺点。基于谐波电流检测的控制方式和双闭环控制方式是主要的两种控制方式。基于谐波电流检测的控制方式基本原理为首先检测负载电流中的谐波和无功分量，通过变换器输出与其大小相等、方向相反的补偿电流来进行抵消，实现谐波抑制和无功功率补偿的目的。

但是这种方法需要检测负载电流、补偿电流和电网电压等检测量较多，同时需要比较复杂的数学公式算法来处理负载电流以提取谐波和无功分量,硬件方面需要较大的支持，比如较高级的处理芯片等，设备费用投入较大。相比之下双闭环控制方式只需检测电网侧的电压和电流，无需检测负载电流和补偿电流，且不需要进行谐波和无功提取，算法简单，易于实现，更加经济可靠，采用双闭环控制方式的通常采用比例积分控制器来实时地调节输出电流的大小，但是我们可以了解到，用这种控制器的输出信号中是含有谐波信号的，达不到理想的效果。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供基于非线性跟踪微分器的有源电力滤波器及其运算电路，在加快反应时间的前提下，极大地提升了有源电力滤波器的动态性能，参考电流使其对谐波的抑制能力可以最大实现。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明基于非线性跟踪微分器的有源电力滤波器及其运算电路，包括：

电压环，根据测量直流侧电压实际值和电压参考值，输出直流侧电压实际值和电压参考值的差值；

PI控制器，比例积分控制器，与电压环输出相连，用于输出对应的参考电流；

非线性微分跟踪器，与比例积分控制器相连，可以更快速的跟踪参考电流以及导数信号，并滤除参考电流中的谐波；

锁相环，生成与电网侧电压同频同相的单位正弦电压信号，检测电网侧电压相位；

乘法器，与非线性跟踪微分器和锁相环的输出连接,得到电网侧电流的参考值。

作为本发明的一种优选技术方案，所述跟踪微分器为非线性，具有两个输出端口，所述端口一用于采集跟踪输入信号，并对输入信号作带有滤波效果的光滑趋近，所述端口二输出滤波之后的电流信号以及广义导数电流信号，所述端口一与乘法器连接。

作为本发明的一种优选技术方案，所述非线性跟踪微分器具有可调参数r，通过r值的参数改变同时满足跟踪微分器的相位跟踪和滤波效果要求，所述非线性跟踪微分器的参数满足赫尔维茨矩阵，用于稳定非线性跟踪微分器设计构建。

为了解决上述技术问题，本发明还提供了如下的技术方案：

所述电流跟踪控制电路包括电流检测器和电流环，所述电流检测器检测电网侧电流实际值并输出给电流环，所述电流环同时与电流检测器和指令电流运算电路相连，输出电流的参考值与电流实际值的做差之后的差值信号。