本發(fā)明涉及一種三相并聯(lián)型有源電力濾波器，尤其涉及一種三相并聯(lián)型有源電力濾波器電流補償。

背景技術(shù)：

電力電子裝置和非線性負載的普遍使用，諧波電流和無功電流大量注入電網(wǎng)，嚴重威脅電網(wǎng)和電氣設(shè)備的安全運行與正常使用。目前，抑制諧波的主要方法有無源濾波器(passive power filter，PPF)、有源濾波器(active power filter, APF)和混合型濾波器(hybrid active power filter, HAPF)。

有源電力濾波器(APF)是動態(tài)抑制諧波和補償無功的電力電子裝置，和無源濾波器相比有更好的補償特性，是一種理想的補償諧波裝置。對于電壓源型有源電力濾波器，其補償電流的跟蹤控制主要有三角載波線性控制、滯環(huán)比較控制及無差拍控制。另外一些新的控制如：模型參考自適應(yīng)控制，滑模變結(jié)構(gòu)控制，模糊控制，以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等也逐漸進入電力電子系統(tǒng)的控制領(lǐng)域。其中三角載波線性控制法是對參考電流和反饋信號進行比較獲得電流誤差，然后通過PI控制器對該誤差進行調(diào)節(jié)。該方法相對簡單、易于數(shù)字實現(xiàn)及固定的開關(guān)頻率，有利于輸出濾波器設(shè)計。一般來說當系統(tǒng)開關(guān)頻率高時具有較好的控制特性。PI電流控制器在同步旋轉(zhuǎn)坐標系中針對雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)的CVCF逆變電源和高頻PWM整流器是一種有效的方式，因為在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下基波信號轉(zhuǎn)換為直流信號對于PI控制器而言，輸入直流信號時其帶寬是無限的。但是對于有源電力濾波器而言，其參考和反饋電流有很多次諧波疊加而成。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服控制方法中的穩(wěn)態(tài)精度和動態(tài)響應(yīng)速度慢的難題，本發(fā)明提出一種三相并聯(lián)型有源電力濾波器電流補償。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明提出了基于PI控制和重復(fù)控制并聯(lián)的電流控制器結(jié)構(gòu)。利用PI控制的快速性保證有源電力濾波器的動態(tài)性能，利用重復(fù)控制無靜差跟蹤來提高有源濾波的穩(wěn)態(tài)性能。

一種三相并聯(lián)型有源電力濾波器電流補償包括并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)、重復(fù)控制器和復(fù)合控制三個部分。

所述并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)采用PWM電壓源型變換器，能夠?qū)崿F(xiàn)控制電流的全補償。

所述重復(fù)控制器包括濾波器和補償器，能夠降低系統(tǒng)電流的畸變率。

所述復(fù)合控制將重復(fù)控制與PI調(diào)節(jié)器并聯(lián)使用，能夠同時兼顧系統(tǒng)的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。

本發(fā)明的有益效果是：在同步旋轉(zhuǎn)坐標系下提出的電流控制策略即基于PI 控制和重復(fù)控制并聯(lián)結(jié)構(gòu)的電流補償方法，利用重復(fù)控制對于周期擾動信號無差跟蹤的特點來提高有源濾波的穩(wěn)態(tài)精度，PI 控制保證有源電力濾波器的動態(tài)性能。本發(fā)明的控制方式也可以擴展到其它電力電子設(shè)備領(lǐng)域如高頻PWM 雙向整流器和靜態(tài)無功補償器等。

附圖說明

圖1為并聯(lián)型有源電力濾波器圖。

圖2為重復(fù)控制器圖。

圖3為復(fù)合控制圖。

具體實施方式

圖1中，主電路采用PWM 電壓源型變換器，實際上和高頻雙向整流器一樣，為了實現(xiàn)控制電流的全補償，直流側(cè)電壓要高于網(wǎng)側(cè)線電壓的峰峰值，屬于boost 型拓撲結(jié)構(gòu)。逆變器開關(guān)器件采用自帶驅(qū)動的IGBT模塊。補償對象為RL 三相不控整流性負載。u_sa, u_sb和u_sc為電網(wǎng)電壓；u_ra,u_rb和u_rc為PWM輸出電壓；i_ca,i_cb和i_cc為補償電流。

圖2中，Q（z）是一個濾波器結(jié)構(gòu)，它與z^-N一起構(gòu)成重復(fù)控制器的內(nèi)模部分，Q（z）為一低通濾波器，避免因“純積分”帶來的位于單位圓圓周上的N個開環(huán)極點，使開環(huán)系統(tǒng)不會呈現(xiàn)臨界振蕩狀態(tài)。前向通道上串接的周期延遲環(huán)節(jié)z^-N使控制動作延遲一個基波周期進行，即：本周期檢測到的誤差信息在下一周期才開始影響控制量。由于已經(jīng)假定指令和擾動都是重復(fù)性的，故這樣做將使系統(tǒng)下一周期的控制作用具有一定超前性。補償器S（z）是針對對象P（z）的特性而設(shè)置的，在獲知了上一周期的誤差信息后，到了下一周期給出合適的控制量。

圖3中，由于PI調(diào)節(jié)器是基于開關(guān)周期的調(diào)節(jié)，而重復(fù)控制器是基于基波周期的調(diào)節(jié)，響應(yīng)速度不同，因此兩層控制器在時間上是解耦的。PI 控制器及重復(fù)控制器并聯(lián)作用在控制系統(tǒng)的前向通道中，共同對系統(tǒng)的輸出產(chǎn)生影響。當系統(tǒng)處于穩(wěn)態(tài)運行狀態(tài)時，系統(tǒng)的跟蹤誤差小，PI 控制器的控制作用很小，基本不對系統(tǒng)產(chǎn)生影響，這時系統(tǒng)運行所需的控制作用大多由重復(fù)控制提供。當系統(tǒng)出現(xiàn)大的擾動時，如系統(tǒng)負載突變，其跟蹤誤差突然變大，重復(fù)控制器由于有一個參考周期的延時，其輸出不發(fā)生變化，但PI控制器卻感受到跟蹤誤差的突變并立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用。這樣在一個周期中雖然輸出波形的質(zhì)量得不到很好的保證，但輸出電壓不至于發(fā)生突變。一個周期過后重復(fù)控制器產(chǎn)生的調(diào)節(jié)作用使跟蹤誤差減小。隨著跟蹤誤差減小，PI調(diào)節(jié)器的控制作用逐漸減弱，直至系統(tǒng)達到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)。