[发明专利]一种交直流混合微电网虚拟有源电力滤波器的控制方法

摘要

本发明公开了一种交直流混合微电网虚拟有源电力滤波器的控制方法，该控制方法采用预测电流控制，对所述交直流混合微电网虚拟有源电力滤波器中的虚拟有源电力滤波器、交流母线U_a、交流母线U_b、交流母线U_c、交流微电网和大电网进行能量交换，通过上述控制方法，能使交直流混合微电网虚拟有源电力滤波器工作于有源电力滤波器、整流、逆变三种模式，有源电力滤波器能通过补偿无功滤除混合微电网的谐波，改善电能质量，整流模式和逆变模式不仅可以使交直流混合微电网能够进行能量双向流动，还可以通过补偿无功滤除混合微电网的谐波，改善电能质量。

主权项

1.一种交直流混合微电网虚拟有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，该控制方法采用预测电流控制，对所述交直流混合微电网虚拟有源电力滤波器中的虚拟有源电力滤波器、交流母线U_a、交流母线U_b、交流母线U_c、交流微电网和大电网进行能量交换，所述虚拟有源电力滤波器包括直流微电网、交直流双向变换器和控制系统，所述直流微电网包括直流分布式发电系统、隔离型双向DC/DC变换器和直流负载，所述交流微电网包括交流分布式发电系统、线性负载和非线性负载，所述控制系统包括三相电压传感器、三相电流传感器和三相电压电流采集模块、Clark变换单元、功率计算单元、能量管理单元、参考电流单元、反Clark变换单元、预测电流控制单元和SPWM驱动单元，所述SPWM驱动单元分别与所述交直流双向变换器中六个开关管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅和S₆的栅极相连，该控制方法是由如下步骤实现的：(a)将三相电压传感器采集的交流母线上的瞬时电压U_a、U_b、U_c和三相电流传感器采集的交流母线上的瞬时电流i_a、i_b、i_c，分别送到三相电压电流采集模块，经过Clark变换单元得到静止坐标系αβ下的电压U_α、U_β和电流i_α、i_β，通过所述Clark变换单元得到的U_α、U_β如式(1)所示，通过所述Clark变换单元得到的i_α、i_β如式(2)所示；(b)所述功率计算单元实时计算系统瞬时有功功率P和无功功率Q，计算公式如式(3)所示；(c)所得有功功率P和无功功率Q进入能量管理单元，所述能量管理单元用于判断所述交直流混合微电网虚拟有源电力滤波器是否需要进行能量交换，若所述能量管理单元判断所述直流分布式发电系统发的能量够直流负载使用，同时所述交流分布式系统发的能量也能够交流线性和非线性负载使用，则执行步骤(d)，若所述能量管理单元判断所述直流分布式发电系统发的能量够直流负载使用并且有多余，同时交流分布式发电系统发的能量不够交流线性负载和非线性负载使用，则执行步骤(e)，若所述能量管理单元判断所述直流分布式发电系统发的能量不够直流负载使用，同时所述交流分布式发电系统发的能量够交流线性负载和非线性负载使用并且有多余，则执行步骤(f)；(d)所述虚拟有源电力滤波器进入有源电力滤波器模式，计算过程如式(4)：(e)所述虚拟有源电力滤波器进入逆变模式，并进行交直流混合微电网能量交换，向交流微电网注入有功功率(P_ac)计算过程如下式(5)：(f)所述虚拟有源电力滤波器进入整流模式，并进行交直流混合微电网能量交换，向直流微电网注入瞬时有功功率(P_dc)，计算过程如式(6)：(g)进入参考电流单元，计算得到i_α的参考电流i_α,ref和i_β的参考电流i_β,ref，计算过程如式(7)：(h)对i_α的参考电流i_α,ref和i_β的参考电流i_β,ref进入反Clark变换单元，所述反Clark变换单元是将三相电流从αβ变换到abc的坐标系下，从而得到三相电流i_a1,ref、i_a2,ref和i_a3,ref，所述i_a1,ref＝i_a,i_a2,ref＝i_b,i_a3,ref＝i_c。(i)进入预测电流控制单元,用abc坐标系下的动态方程表示电感(L₁、L₂和L₃)左侧三相电压参考信号U_a1,ref、U_a2,ref、U_a3,ref，计算过程如式(8)：(j)进行离散化处理，所述离散化处理是指将数学模型转换为数值模型求解时，用有限的离散量代替连续的变化量，并用差分方程代替微分方程的过程,以使预测更加准确，离散化处理公式如式(9)：(k)离散化之后，从所述交直流双向变换器中L₁、L₂和L₃左侧出现的三个电压参考信号U_a1,ref、U_a2,ref、U_a3,ref分别与PWM三角载波信号相比较，产生SPWM驱动信号，通过SPWM驱动单元控制所述交直流双向变换器中六个开关管S₁、S₂、S₃、S₄、S₅和S₆导通或关断。