[发明专利]基于直接功率控制的并联型电力滤波器的控制策略

说明书

本发明涉及一种基于直接功率控制的并联型电力滤波器的控制策略，采集并网点电压、有源电力滤波器的输出电压及其输出电流，并且对这些变量进行坐标变换；按照有源电力滤波器输出的瞬时有功功率和瞬时无功功率随着输出电流而变化的规律，得到K+1周期的瞬时有功功率和瞬时无功功率的预测值，进而得到瞬时有功功率和无功功率的误差量；由瞬时有功功率和无功功率的误差量得到开关状态的控制信号；根据开关状态的控制信号以及并网点电压矢量所在的扇区，分别在开关表中查找相应的开关信号。通过在每个控制周期预测瞬时有功功率和无功功率，实现动态跟踪目标功率，同时，还减少了变流器中的开关状态变化次数。

技术领域

本发明涉及一种基于直接功率控制的并联型电力滤波器电路。

背景技术

髙速发展的现代电力电子技术使得越来越多的电力电子器件在电力系统中得到了应用，但是电力电子器件会产生大量谐波，严重污染电网电能质量，这就为有源电力滤波器的推广提供了市场。有源电力滤波器是电力系统中一种应用较为广泛的抑制谐波和无功补偿的设备，目前主要应用于电网中的谐波抑制和过滤。

有源电力滤波器的控制策略有多种。直接功率控制系统具有更高的功率因数、低的THD、算法，且由于不需要电流环，只通过查表选择合适的电压矢量，拥有这优越的控制性能，在电机调速系统、有源滤波器等对整流器的动态性能要求高的应用场合得到广泛应用。

然而，传统的直接功率控制算法，无法确定电网电压矢量的动态变化，因此，对环宽和采样频率有一定的要求，且系统的稳态误差大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种由控制算法简单，且变流器开关状态变化相对较少，能稳定跟踪目标功率的基于直接功率控制的并联型电力滤波器策略。

为了实现以上目的，本发明采用这样一种基于直接功率控制的并联型电力滤波器的控制策略，

第一步：采集并网点电压、有源电力滤波器的输出电压及其输出电流，并且对这些变量进行坐标变换，得到所述的并网点电压的q轴分量和d轴分量，所述的有源电力滤波器的输出电压的q轴分量和d轴分量，有源电力滤波器的输出电流的q轴分量和d轴分量，并且测量平波电抗器的电感值和电阻值；

第二步：由并网点电压和有源电力滤波器的输出电流计算所述的有源电力滤波器发出的瞬时有功功率和瞬时无功功率，并分别经各自的低通滤波器，输出所述的有源电力滤波器的瞬时有功功率的直流分量以及所述的有源电力滤波器的瞬时无功功率的直流分量；

第三步：由上一步所得，按照所述的有源电力滤波器输出的瞬时有功功率和瞬时无功功率随着输出电流而变化的规律，得到K+1周期的所述的有源电力滤波器的瞬时有功功率的预测值和瞬时无功功率的预测值，将所述的瞬时有功功率的预测值与瞬时有功功率的实际值进行比较，得到瞬时有功功率的误差量；将所述的瞬时无功功率的预测值与瞬时无功功率的实际值进行比较，得到瞬时无功功率的误差量；

第四步：将直流母线电压的反馈值和预设值比较后作为直流侧电压控制信号接入瞬时有功功率的误差量的检测链路；

第五步：将瞬时有功功率的误差量以及瞬时无功功率的误差量经滞环运算、离散化后分别得到d轴、q轴开关状态的控制信号；

第六步：根据所述的d轴、q轴开关状态的控制信号以及并网点电压矢量所在的扇区，分别在开关表中查找相应的开关信号。

与现有技术相比，本发明创造的有益技术效果在于：通过瞬时功率的预测模型，在每个控制周期预测瞬时有功功率和瞬时无功功率，并将以上预测值作为控制目标值，再根据开关控制信号和并网点电压矢量所在的扇区，选择调整电压矢量，在保证逐步缩小实际功率和目标功率之间的误差，达到跟踪目标功率的目的同时，又能保证瞬时有功功率和瞬时无功功率的变化达到最小，大大地减少了变流器中的开关次数。

特别的，其中，所述的开关表如下表所示，