[发明专利]一种同步旋转坐标系中谐波电流分次控制方法

摘要

本发明涉及到一种同步旋转坐标系中谐波电流分次控制方法，该补偿的某次谐波电流转换到相同次数旋转速度和方向的同步旋转坐标系上，充分利用SFR上的谐波指令电流信息，并通过简单的算法变换消除该SFR中由其他非同步电流分量带来的交流扰动量，从而提取出SFR中该次补偿电流所对应的直流量，以实现PI无静差解耦控制；从而可以有效提高控制系统的稳定裕度、动态响应速度，消除系统的稳态误差。

主权项

一种同步旋转坐标系中谐波电流分次控制方法，将需要补偿的某次谐波电流转换到相同次数旋转速度和方向的同步旋转坐标系上，充分利用SFR上的谐波指令电流信息，并通过简单的算法变换消除该SFR中由其他非同步电流分量带来的交流扰动量，从而提取出SFR中该次补偿电流所对应的直流量，以实现PI无静差解耦控制；(1)、首先，三相并联型APF采用三相桥式结构控制方法，三相并联型APF采用三相桥式结构L、R分别为网侧连接电抗和等效电阻，C为直流滤波电容；iCa、iCb、iCc为APF补偿电流，Udc为直流侧电压；关于APF的数学模型n次同步旋转坐标系中数学模型：式1中：[iCdn iCqn]T＝Cabc‑dqn[iCa iCb iCc]T[Sdn Sqn]T＝Cabc‑dqn[Sa Sb Sc]T其中，Cabc‑dqn为三相静止坐标系到n次SFR的变换矩阵，Sa、Sb、Sc为三相静止坐标系中逻辑开关函数；(2)同步旋转坐标系中谐波电流分次控制方法：A、SFR中电流闭环控制方法：控制系统主要由电流跟踪控制、直流电压控制以及SVPWM脉冲调制三个部分组成；其中，电流控制由n次SFR上独立的控制环节组成，直流电压控制与基波正序电流控制环节组成复合控制回路，而基波正序电流控制回路中的q轴电流分量的控制以及基波负序电流控制环节的设置取决于控制目标中的无功、负序补偿要求；每个电流控制环节由谐波指令电流检测、反馈电流转换和直流量提取、PI电流跟踪控制等几个部分组成；B、谐波电流分次检测算法，将三相三线制任意负载电流运用对称分量法表示为：式2中：k＝a、b、c，n为谐波次数，分别表示n次谐波电流正、负序分量，所述谐波电流分次检测算法中，将展开式3、式4如下：其中，式中：和分别表示第n次谐波电流正、负序分量的幅值和初相角；定义abc坐标系到m次(m≥1)正序SFR的变换公式5为：abc坐标系到m次负序SFR的变换公式6为：运用将(3)和(4)式表示的三相谐波电流变换到m次正序SFR中：式7、式8中：和分别表示第n次正、负序电流在m次正序SFR中d、q轴上各分量，可见，在m次正序SFR中，只有m次正序谐波电流为直流量，其他都为交流量，定义m次正序SFR中直流量为如式9所示：定义m次正序SFR中第n次正、负序谐波电流形成的交流量为：和如式10、式11所示：将式10、式11作变换整理后得式12和式13如下：同理，运用将式3和式4式表示的三相电流变换到m次负序SFR中，如式14和式15所示：式中：和分别表示第n次正、负序电流在m次负序SFR中d、q轴上各分量；参照式9～13，获得m次负序SFR上的直流量和第n次正、负序电流形成的交流量，依次定义为：和如式16～18所示：至此，分别解得m次正序、负序SFR上第n次谐波电流的直流量和交流量，其中，式9和式16的直流量无需通过低通滤波器(LPF)获得，即为SFR上补偿指令电流；将式12～式13、式17～式18中的正余弦函数矩阵定义为：