[发明专利]电容中点式三相四线制并联型有源滤波器的无源控制方法

说明书

本发明公开了一种电容中点式三相四线制并联型有源滤波器的无源控制方法，包括：获取SAPF输出侧在三相静止uvw坐标系下的数学模型；得到在dq0坐标系下SAPF输出侧公共接地点处电压的分量、电感电流分量；得到三相负载电流在dq0坐标系下的谐波电流分量；得到直流侧总控制电流和差压控制电流；获取dq0坐标系下参考电流的分量；得到SAPF输出侧开关函数在dq0坐标系下的开关函数；得到三相SAPF的开关函数。本发明的有益效果：无需对谐波的正、负序分量进行处理，即可实现电网平衡/不平衡条件下的控制；能减少可调节参数，简化无源控制器结构，具有更快的响应速度，能进一步降低电源电流的谐波含量，且具有更强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及电网技术领域，具体而言，涉及一种电容中点式三相四线制并联型有源滤波器的无源控制方法。

背景技术

近年来，随着电力电子技术的发展，电力系统中半导体非线性负荷日益增多，这些负荷的引入会产生大量的谐波和无功。传统的无源滤波器虽结构简单、运行维护方便，但只能消除特定次谐波，且易与电网产生谐振。并联型有源滤波器(Shunt Active PowerFilter，SAPF)作为一种性能理想的动态抑制谐波和补偿无功的新型电力电子装置，与传统的无源滤波器相比具有更好的补偿效果和经济效益，因而得到了广泛的应用。

三相三线制SAPF发展较为成熟，但其忽略了对零序分量的处理，当负载不平衡时，无法通过零序回馈电流。三相四线制SAPF克服了这一缺点，不仅能够对三相平衡系统的谐波、无功和基波负序分量进行补偿，而且能够对电网不平衡时非线性负荷产生的零序谐波分量进行补偿。目前三相四线制SAPF的主电路拓扑结构有电容中点式、四桥臂结构和三个单相全桥电路结构。其中三个单相全桥电路结构在低压的情况需要变压器，同时使用的开关器件也最多，成本最高；四桥臂结构比电容中点式多用一对开关管，成本较高，且主电路及驱动电路结构要相对复杂。因此出于成本等综合因素考虑，选择开关器件最少同时更稳定的电容中点式三相四线制SAPF作为研究对象。

当拓扑结构一定时，SAPF的性能主要取决于控制方法。目前SAPF的控制方法大致分为线性和非线性两类。其中，线性控制的设计主要依据局部线性化方法，但SAPF的动态方程是非线性的，因此该方法对SAPF的控制效果不佳。基于端口受控耗散哈密顿(Port-Controlled Hamilton with Dissipation，PCHD)系统理论的无源控制是研究非线性系统稳定性的重要工具。它从能量成形的角度出发，认为控制器和被控对象都是多端口的能量变换装置，从而将控制目标转向应用PCHD理论，实现对系统的无源性控制，已成为近年来研究的热点。但目前基于PCHD模型的无源控制应用到电容中点式三相四线制SAPF还处于起步阶段。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种电容中点式三相四线制并联型有源滤波器的无源控制方法，将SAPF的电流内环采用基于PCHD模型的无源控制、电压外环采用PI控制的混合无源控制方法。

本发明提供了一种电容中点式三相四线制并联型有源滤波器的无源控制方法，包括：

步骤1，选用电容中点式三相四线制SAPF的主电路结构，以公共接地点处三相电压V_Lu、V_Lv、V_Lw以及SAPF输出侧三相电感电流i_mu、i_mv、i_mw为状态变化量，运用状态空间平均法，获取SAPF输出侧在三相静止uvw坐标系下的数学模型A；

步骤2，根据坐标变换理论，采用等功率变化，将数学模型A同步旋转到dq0坐标系下，得到数学模型B，得到SAPF输出侧公共接地点处电压在dq0坐标系下的d、q、0分量V_Ld、V_Lq、V_L0，SAPF输出侧电感电流在dq0坐标系下的d、q、0分量i_md、i_mq、i_m0；