[发明专利]一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法

说明书

本发明公开了一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，涉及电力技术应用领域，包括以下步骤：在每个采样周期内对LCL有源滤波器的网侧电压信号和网侧电流信号进行采集；采集的信号引入传递函数，再通过Clark坐标变换，从而计算出系统在谐振频率附近的分量增益；将谐振频率附近的分量增益带入移相环节，便能实现对谐振尖峰的阻尼控制。采用上述技术方案，通过对网侧电感电流进行了采样，以此电流为反馈量，进行有源阻尼分量的提取控制，从而实现谐振抑制的功能，既可以节约硬件成本，避免传感器及外围电路可能造成的系统可靠性下降问题，又能在不影响系统性能的前提下实现有源阻尼的功能，具有显著意义和工程实用价值。

技术领域

本发明涉及电力技术应用领域，特别涉及一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法。

背景技术

有源电力滤波器(APF)输出常采用LCL滤波器进行开关纹波滤除，而LCL滤波器天然存在一个谐振峰。APF模块的LCL参数设计会校核该谐振峰所在频率点，一般使其处于控制器通带截止频率和1/2倍开关频率之间。为了保证系统的可靠运行，必须采取相关手段对谐振进行抑制。已有文献给出了常见的消除谐振的方法，分为两大类：无源阻尼方法和有源阻尼方法。

无源阻尼方法的基本思想是通过在LCL滤波器的各个组成元件上串联或者并联电阻以削弱谐振峰。具体的电阻安放位置如图1所示。一般来讲，阻尼电阻值越大，即阻尼比越大，谐振峰值衰减力度越大，但阻尼比也不宜过大，否则会影响系统动态响应速度。无源阻尼结构简单、易于实现，由于阻尼电阻上存在损耗和发热严重，实际应用受到限制。

有源阻尼方法的基本思想是通过引入控制环使得被控对象产生等效的阻尼效果，从而抑制谐振峰值。由于有源阻尼没有实体的电阻器件，故不会产生损耗，因此也称虚拟阻尼方法。比较典型的有基于滤波电容电压反馈的虚拟阻尼和基于滤波电容电流反馈的虚拟阻尼，相应的控制框图如图2和图3所示。H1(s)和H2(s)为反馈传递函数。有源阻尼方法的优点是避免了无源阻尼带来的损耗和发热问题。缺点是需要增加传感器反馈控制变量，对环境参数较为敏感，导致系统可靠性和鲁棒性降低。

考虑到控制器为完成闭环控制已对网侧电感电流进行了采样，若能以此电流为反馈量，进行有源阻尼分量的提取控制，从而实现谐振抑制的功能，则既可以节约硬件成本，避免传感器及外围电路可能造成的系统可靠性下降问题，又能在不影响系统性能的前提下实现有源阻尼的功能，具有显著意义和工程实用价值，本发明将对此展开研究。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，解决现有技术中无源阻尼方法电阻损耗和发热严重以及有源阻尼方法系统可靠性和鲁棒性降低的技术问题。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种基于LCL有源滤波器网侧电流反馈的有源阻尼方法，包括以下步骤：

步骤一、在每个采样周期内对LCL有源滤波器的网侧电压信号和网侧电流信号进行采集；

步骤二、根据步骤一中采集的信号引入传递函数，再通过Clark坐标变换，从而计算出系统在谐振频率附近的分量增益；

步骤三、将步骤二中得出的谐振频率附近的分量增益带入移相环节，便能实现对谐振尖峰的阻尼控制。

其中，在所述步骤二中，计算出系统在谐振频率附近的分量增益具体如式(1)计算：

其中，在所述步骤二中，计算出系统在谐振频率附近的分量增益时，为了提取其中的高频分量而不影响低频段的谐波增益，还对准谐振控制器进行调整。

具体的，对准谐振控制器进行调整时进行如下步骤：

步骤2.1、根据截止频率带宽要求选择ω_c；