[发明专利]基于有源电力滤波器的Z源逆变器并网控制方法

摘要

本发明涉及一种基于有源电力滤波器的Z源逆变器并网控制方法，直流电压源并联在Z源逆变器上，Z源逆变器输出经过线路电感接电网和负载，线路电感与电网之间有并联型有源电力滤波器APF，采用有源电力滤波器APF对并网电流进行滤波，利用瞬时无功理论对谐波电流进行检测，提取和分离电流中的无功和谐波分量，并且对谐波电流进行补偿和跟踪控制，能够有效改善并网电流质量、治理谐波污染；电压环的加入能够有效维持系统电压的稳定性，电流环的加入能够实现单位功率因数并网，该控制方法在保证系统稳定的前提下，能够有效提高并网电流的质量和功率因数。系统的快速性也得到了提升，鲁棒性增强。

主权项

一种基于有源电力滤波器的Z源逆变器并网控制方法，直流电压源Vdc并联在Z源逆变器上，Z源逆变器输出经过线路电感Li接电网和负载，线路电感Li与电网之间有并联型有源电力滤波器APF，其特征在于，并网控制部分包括Z源电容电压检测变送器、网侧电流检测变送器、网侧三相电压检测变送器、三相电网电压锁相环、单相电网电压锁相环、低通滤波器，将网侧电压由三相静止坐标系转换到两相旋转坐标系的第一模块，将网侧电流由三相静止坐标系转换到两相旋转的第二模块，将电压由两相旋转坐标系反变换到三相静止坐标系的第三模块，将电流由两相旋转坐标系反变换到三相静止坐标系的第四模块，PI控制器及两个用于产生调制驱动信号的SPWM模块；Z源逆变器控制方法：1)电压检测变送器采集三相并网电压ua、ub、uc，将此三相电压一方面送到三相电压锁相环采集三相并网电压的并网角度ωt，另一方面将三相电压和并网角度ωt送到第一模块，将三相静止坐标系下的电压转换成两相旋转坐标系下的电压ud、uq；2)利用三相电流检测变送器检测三相并网电流ia、ib、ic，将此三相电流和并网角度ωt送到第二模块，将三相静止坐标系下的电流转换成两相旋转坐标系下的电流id、iq；3)将得到的两相旋转坐标系下的电压/电流进行解耦，最终得到解耦后的两相旋转坐标系下的电压u1d、u1q；4)将解耦后得到的两相旋转坐标系下的电压送到第三模块，将两相旋转坐标系下的电压转换成三相静止坐标系下的电压，将此电压信号送到SPWM调制模块，得到传统电压型逆变器所需的开关信号；5)利用电容电压检测变送器采集Z源阻抗网络电容的电压与参考值比较后送到传统PI控制器，经PI控制器调节后产生Z源逆变器所需的直通矢量；将传统开关矢量和直通矢量叠加后得到逆变器总的开关信号，该信号经过驱动电路后控制Z源逆变器中三相逆变器开关管的接通与关断，进而控制并网逆变器系统入网电流的幅值和相位；APF控制方法：(1)利用单相电网电压检测变送器检测到单相电压ua，经过单相电网电压锁相环得到A相电压的并网角度ω1t；(2)利用三相电网电流检测变送器，检测网侧三相并网电流ia、ib、ic，将此三相电流和单相并网角度ω1t，送到第二模块，此模块会将三相静止坐标系下的电流转换成两相旋转坐标系下的电流ipf、iqf；(3)将步骤(2)中的两相旋转坐标系下的电流分别通过低通滤波器LPF，变成电流将电流以及单相并网角度ω1t，送到第四模块，将两相旋转坐标系下的电流反变换成三相静止坐标系下的电流iaf、ibf、icf；(4)将步骤(3)中的三相电流iaf、ibf、icf与三相并网电流ia、ib、ic分别做差得到三相电流中所含的高次谐波电流iah、ibh、ich；(5)将步骤(4)中的高次谐波电流取反后得到有源电力滤波器的调制信号，将此信号送到SPWM调制模块进行调制，得到APF中逆变器的开关信号，APF产生与电流高次谐波相反的谐波电流对系统进行补偿，从而达到滤除谐波的作用。