[发明专利]一种有源滤波器的电流控制装置及方法

说明书

本发明公布了一种有源滤波器的电流控制装置及方法，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。本发明基于重复+LADRC串联无差拍电流控制器来实现目标，将重复控制引入线性自抗扰控制器，提高了谐波补偿的精度。将重复+LADRC应用到三电平APF中，增强了抗干扰能力，改善了谐波抑制效果。与无差拍控制串联可以起到控制电流更精确并且可以互补消除周期性稳态误差。本发明提高了有源电力滤波器对谐波电流的抑制效果，增强抗干扰能力且动态性能较好，可以达到对电流环精确控制的目的，且可以互补消除周期性稳态误差。

技术领域

本发明涉及有源滤波器谐波抑制领域，尤其是涉及一种有源滤波器的电流 控制装置及方法。

技术背景

随着电网智能化和现代化的不断发展，越来越多具有低功率因素、非线性、 不平衡特性的用电设备接入电网，使得电网中暂态冲击、高次谐波、三相不平 衡等问题日益严重。因此，对电能质量的治理势在必行。有源电力滤波器(Active power filter，APF)作为一种新型改善电能质量的装置，具有动态响应速度快， 补偿精度高、不易发生谐振等优点，引起人们的广泛关注。快速准确的检测谐 波电流，是有源电力滤波器滤波性能的前提。

发明内容

本发明的目的是提供一种有源滤波器的电流控制装置及方法，能够提高有 源电力滤波器对谐波电流的抑制效果，提高谐波补偿的精度，增强抗干扰能力 且动态性能较好，可以实现对电流环精确控制。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用的技术方案是：

一种有源滤波器的电流控制装置，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。

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。

一种有源滤波器的电流控制装置的电流控制方法，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：