[发明专利]基于双侧电压信息的有源电力滤波器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于双侧电压信息的有源电力滤波器的控制方法。

背景技术

有源电力滤波器（Active Power Filter，APF）作为动态抑制谐波电流和补偿无功功率有效手段得到了广泛关注。其基本原理是检测出电网中的谐波电流，然后通过可控的功率半导体器件向电网注入与原有谐波电流幅值相等、相位相反的电流，使电源的总谐波电流为零，从而达到实时补偿谐波电流的目的。

APF的控制方法主要包括了谐波电流的检测方法和补偿电流控制算法两个部分。当前APF的算法研究中，大都是以瞬时无功功率理论或其他检测方法先计算出系统中的谐波电流，然后再进行相应的控制。这种方法需要进行大量的数学运算，对APF的实时性能有一定的影响。补偿电流控制方法主要有三角载波调制法、电流滞环比较调制法和无差拍控制方法，存在诸如硬件实现复杂，计算量大的缺点。

发明内容

本发明针对传统APF控制算法运算量大、硬件实现复杂的缺点，提供了一种基于双侧电压信息的有源电力滤波器的控制方法，该方法从瞬时有功和无功能量在系统中传递的角度出发，通过获取交直流侧电压信息并进行数学计算，避开检测有功、无功分量的繁琐过程，直接对输出的电流进行控制，快速、动态地实现抑制谐波电流或补偿无功功率。

实现上述目的的技术方案是：

基于双侧电压信息的有源电力滤波器的控制方法，所述有源电力滤波器并联连接在负荷点，所述控制方法包括下列步骤：

步骤1，对电源电压进行采样及存储，并通过数字锁相环对电源电压锁相，得到电源电压的相位角，根据该相位角得到正弦值，并根据锁相的波形确定工频周波的起始点；

步骤2，检测APF的直流侧电容电压，将其与设定值经过减法器比较后，进行采样及队列存储，根据所述电源电压的周期取所述直流侧电容电压的平均值；

步骤3，在所述工频周波的起始点，将所述直流侧电容电压的平均值进行PI（比例-积分）计算，从而输出负荷的基波有功分量幅值；

步骤4，将所述负荷的基波有功分量幅值与步骤1中得到的正弦值相乘，输出负荷的基波有功电流；

步骤5，采样负荷的总电流，并经过减法器减去所述负荷的基波有功电流，得到APF的参考电流，通过滞环比较方式直接控制变流器。

上述的有源电力滤波器的控制方法，其中，所述步骤1中，所述工频周波的起始点指电源电压的一个周波的起始时刻。

上述的有源电力滤波器的控制方法，其中，所述步骤2中，所述电源电压的周期指工频周期。

本发明的有益效果是：本发明从瞬时有功和无功能量在系统中传递的角度出发，以调节电网输入的有功能量为目标，通过获取交直流侧电压信息并进行数学计算，直接对输出的电流进行控制，可避开检测有功和无功电流分量的繁琐过程，简化检测谐波的过程，快速、动态地实现抑制谐波电流或补偿无功功率，具有原理简单，易于实现，动态性能好的特点。

附图说明

图1是单相并联型有源电力滤波器的结构示意图；

图2是本发明的有源电力滤波器的控制方法的原理图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作进一步说明。

请参阅图1，单相并联型APF的基本结构。图中p_L和q_L分别为非线性负载的有功功率和无功功率，p_A为APF工作时消耗的有功功率，W_S是电源输出的能量，W_A是APF输出的能量，W_L是负荷消耗的能量，W_C是APF的直流侧电容C储存的能量，L_m是APF输出电抗器，C_m是APF输出高频滤波电容器，i_C是APF输出电流，i_L是负荷电流，A1-A4构成变流器的4个可控开关管，AC表示电源。