[发明专利]一种单相三电平有源滤波器的控制方法及其装置

说明书

本发明公开了一种单相三电平有源滤波器的控制方法及其装置，属于电源技术领域；采用三电平拓扑；通过建立包括自适应锁相环、直流侧自适应滤波控制器、谐波检测模块和电流环复合控制器，解决了当电网电压畸变时有源电力滤波器补偿精度低、效率低、成本高的问题,本发明采用自适应单相锁相环技术进行电网电压相位跟踪，当电网电压畸变时，也可以实时准确锁相，提高了锁相环锁相精度；为抑制直流侧二次纹波，采用自适应谐波器将采集的直流侧上下母线电压中二次分量滤除，确保直流电压总控制环、中性点控制环输入无二次分量，进而提高指令电流的纯净性。相对两电平拓扑，采用三电平拓扑输出电流纹波小、装置效率高的优点。

技术领域

本发明属于电源技术领域，涉及一种单相三电平有源滤波器的控制方法及其装置。

背景技术

随着电力电子技术的不断发展，大量单相非线性负载得到了越来越多的使用，单相电网受到了严重的谐波污染；因此，对单相电网进行谐波治理显得十分必要；目前有源电力滤波器的研究主要集中在三相有源电力滤波器方面，对单相有源滤波器的研究较少，且主要集中在单相两电平全桥结构的有源滤波器上；两电平有源电力滤波器控制精度较差、效率较低；同时考虑到对工矿企业，电网电压等级较高、功率较大；相对单相两电平拓扑有源电力滤波器，单向三电平有源电力滤波器的效率、补偿精度都相对具有较大的优势，因此对单相三电平有源电力滤波器的研究具有较大的经济和实用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种单相三电平有源滤波器的控制方法及其装置，解决了当电网电压畸变时，有源电力滤波器补偿精度低、效率低以及传统两电平单向有源电力滤波器容量小成本高的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种单相三电平有源滤波器的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：建立自适应锁相环、直流侧自适应滤波控制器、谐波检测模块和电流环复合控制器；

步骤2：自适应锁相环具体执行如下步骤：

步骤A1：实时采集电网电压e_g，通过正交信号发生器产生正交信号e_α和正交信号e_β，通过同步旋转坐标变换产生电网电压幅值信号e_d和电网电压角度信号e_q；

e_g与e_α、e_β的s域传递函数如下：

其中k₁为阻尼系数，ω_n为电网角频率；

步骤A2：设定采样频率Ts＝100us，k₁＝1.4，ω_n＝314rad/s，根据e_g与e_α、e_β传递函数进行双线性变换，分别得到e_g与e_α、e_β的z域传递函数；

通过如下公式求取正交信号e_α(k)和正交信号e_β(k)：

e_g(k)＝e_g；

e_α(k)＝b₀*e_g(k)+b₁*e_g(k-1)+b₂*e_g(k-2)-a₁*e_α(k-1)-a₂*e_α(k-2)；

e_α(k-2)＝eα(k-1)；