[发明专利]一种有源滤波器输出电流的控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种有源滤波器输出电流的控制系统，其特征在于，包括变流器、LCL输出滤波网络、内环控制器及外环控制器；外环控制器用于将变流器网侧电流信号作为输入信号、电网侧输出电流作为反馈信号，外环控制器对对信号处理后输出到内环控制器，内环控制器采用电流波形电流波形瞬时值跟踪控制，产生输出信号输出到变流器，实现了对每个频率成分的精确控制，变流器的输出端与LCL输出滤波网络电连接可用于同时补偿多个频率成分的谐波电流，控制系统的外环设置有闭环控制每个频率成分的幅值与相位的外环控制器，解决了同时控制多个频率成分时，每个频率成分的控制效果会互相影响耦合的问题，实现多频率成分组合波形的精确控制。

技术领域

本发明涉及有源滤波器输出电流调节的技术领域，尤其涉及一种单相有源滤波器输出电流的高精度控制方法。

背景技术

在单相电力电子变流器的控制中，输出电流可以包含有多个不同的频率成分，使用电流波形瞬时值控制方法，对于交流信号必然存在跟踪控制误差。为提高控制精度，增加外环控制器，对每个频率成分进行独立控制。对于基波频率下控制环路的设计已有成熟方法，但当需要同时控制多个频率成分时，每个频率成分的控制效果会互相影响耦合，对每个频率成分控制器的控制参数设计带来困难。现有应用中大都采用试凑的方法，不利于工程推广。

发明内容

本发明的目的在于提出一种对有源滤波器输出电流高精度调节的有源滤波器输出电流的控制系统及方法。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

包括变流器、LCL输出滤波网络、内环控制器及外环控制器；

所述变流器的交流侧与所述LCL输出滤波网络电连接，所述内环控制器的反馈信号输入端与所述变流器的输出端电连接，所述内环控制器的信号输入端与所述外环控制器的输出端电连接，所述内环控制器的输出端与所述变流器的信号输入端电连接，所述外环控制器的反馈信号输入端与所述LCL输出滤波网络的输入端电连接，所述外环控制器的信号输入端与所述LCL输出滤波网络的输出端电连接；

所述外环控制器包括锁相电路PLL、多个DFT模块、多个频率成分控制器、多个IDFT模块及一个求和模块，所述锁相电路PLL的输入端与所述LCL输出滤波网络的输出端电连接，所述锁相电路PLL的输出端分别与多个所述DFT模块及多个所述IDFT模块一一电连接，每个DFT模块的输出端各与一个所述频率成分控制器的反馈信号输入端电连接，每个所述频率成分控制器的输出端各与一个所述IDFT模块的输入端电连接，所有所述IDFT模块的输出端均与所述求和模块的输入端电连接，所述求和模块的输出端与所述内环控制器的信号输入端电连接。

变流器的输出端与LCL输出滤波网络电连接可用于同时补偿多个频率成分的谐波电流，控制系统的外环设置有闭环控制每个频率成分的幅值与相位的外环控制器，实现了对每个频率成分的精确控制，通过外环控制器后的输出信号通过内环控制器控制，解决了同时控制多个频率成分时，每个频率成分的控制效果会互相影响耦合的问题，实现多频率成分组合波形的精确控制。

优选的，所述频率成分控制器为PI控制器，多个所述频率成分控制器依次为基波控制器以及第2～n次谐波控制器，所述第2～n次谐波控制器控制幅值的比例控制系数为：

K_p1n＝K_p11/n^0.5；

所述第2～n次谐波控制器控制幅值的积分系数为：

K_iln＝K_i11/n^0.5；

所述第2～n次谐波控制器控制相位的比例系数为：

K_p2n＝K_p21；

所述第2～n次谐波控制器控制相位的积分系数为：