[发明专利]一种有源滤波器的电流控制装置及方法

权利要求书

1.一种有源滤波器的电流控制装置，其特征在于：包括线性自抗扰控制器和重复控制补偿回路，线性自抗扰控制器和重复控制补偿回路并联后串联无差拍电流控制器。

2.根据权利要求1所述的一种有源滤波器的电流控制装置，其特征在于：

所述线性自抗扰控制器包括线性扩张状态观测器，所述重复控制补偿回路包括辅助补偿器Q(z)、补偿器S(z)、以及一个周期的延时环节z^-N，参考信号在补偿器S(z)以及一个基波周期的延迟环节z^-N的共同作用下，依据重复内模累加的结果，在下个基波周期一个合适的时刻发出控制信号，减小误差。

3.根据权利要求1或2所述的一种有源滤波器的电流控制装置的电流控制方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)对三电平APF的数学建模可知其状态方程，如式(1.1)

若令ω_d＝ωLi_q-u_sd，ω_q＝-ωLi_q-u_sd，则式(1.2)可变为：

由式(1.2)可知，此时三电平APF补偿电流在DP坐标系下的d、q轴分量不在相互干扰，从而解除了耦合；从原理上看，线性自抗扰控制器是将ω_d与ω_q当做内部扰动进行观测并进行补偿的；

(2)分别对补偿电流d、q轴分量设计线性自抗扰控制器，由于两轴在线性自抗扰控制器的设计过程完全相同，所以下面以d轴为例进行控制器设计；因为三电平APF等效为一个一阶系统，所以只需采用两个一阶线性自抗扰控制器即可；

设x₁＝i_cd，则有：

令则式(1.3)可写为：

线性扩张状态观测器(LESO)方程：

由式(1.4)可知，本发明需要一个二阶扩张状态观测器，其表达式为：

由式(1.5)可知，LESO有两个输出变量：其中，z₁跟踪系统反馈i_c，并作为控制器的电流反馈信号；z₂被称作扰动补偿，被直接引入控制器的输出端，以便对系统的扰动进行前馈补偿；

线性状态误差反馈控制律(LSEF)：

LSEF是一个一阶线性状态误差反馈控制律，其表达式为：

u₀＝k_p(i_c-z₁) (1.6)

所以线性自抗扰控制器总的输出为：

(3)进行无差拍与线性自抗扰控制器+重复控制补偿回路控制的串联复合控制：无差拍控制是由于系统下一拍的输出量总是可以用当前时刻的输入量与系统状态变量的线性组合表示；

采用无差拍控制器的差分方程可以表示为：

由于系统的电感和电阻值的不确定性,因此仅采用无差拍控制的传递函数可以修正为：

显然从上式中可以得出，系统只要满足ΔL≥-0.5(L_r-T_sΔR)时，无差拍控制稳定；

电流环的闭环传递函数为：

设为M,令闭环传递函数的特征方程为0，只要系统的特征根M＝0都在单位圆内，系统保持稳定；即应满足：