[发明专利]一种新型的有源电力滤波装置及其控制方法

权利要求书

1.一种新型的有源电力滤波装置，其特征在于：包括两组共直流母线的三相逆变器，一组三相逆变器通过并网电抗器并联接入电网，等效为一个电流源，另一组三相逆变器通过LC滤波器接入变压器的原边绕组，变压器的副边绕组串联接入电网负载侧前端，等效为一个电压源。

2.权利要求1所述的新型的有源电力滤波装置的控制方法，其特征在于：包括对电网电流的控制和对电网电压的控制，其中

对电网电流的控制主要包括如下步骤：

1-1）并联接入电网的逆变器实时采集监测负载侧电流信号，通过准比例谐振控制方式从负载侧电流信号中提取各次谐波信号，根据所提取各次谐波信号，逆变器输出与负载反相的谐波电流，从而对负载所发出的各次谐波电流进行相应的补偿；

1-2）通过瞬时无功功率理论进行坐标变换，将采样所得的负载侧电流I_A、I_B、I_C变换到两相旋转坐标系下的有功电流d轴分量i_d和无功电流q轴分量i_q，提取出负载的无功电流信号i_q，根据所提取的无功电流信号，逆变器输出与负载反相的无功电流，从而对负载所发出的无功电流信号进行相应的补偿；

1-3）逆变器实时采集监测直流母线的电压信号，与直流母线给定信号比较，得到直流母线的电压偏差，经过电压环、电流环双闭环PI控制器得到有功电流给定信号；

1-4）将所述步骤1-3）的有功电流给定信号，所述步骤1-2）的负载的无功电流信号和所述步骤1-1）的各次谐波信号相加，作为逆变器输出电流给定的调制波信号，与载波信号叠加比较，经过SPWM调制，得到逆变器输出脉冲信号，控制逆变器输出电流的大小，从而实现对电网电流的控制。

对电网电压的控制主要包括如下步骤：

2-1）串联接入电网负载侧的逆变器实时监测电网侧电压，通过坐标变换得到电网测电压的有功电压分量；

2-2）电网测电压的有功电压分量与电压有功分量给定相比较，得到电网侧电压偏差值，经过PI控制器调节后作为逆变器输出电压给定信号作为调制波信号，与载波信号叠加比较，经过坐标变换和SPWM调制后得到逆变器的输出脉冲信号，控制逆变器输出电压的大小；

2-3）逆变器输出的电压经过LC滤波器滤波后输入变压器原边绕组，在变压器副边绕组中感应出相应电压，与电网侧电压串联，补偿电网侧电压的偏差和跌落，从而实现对电网电压的控制；同时由于变压器副边绕组是感性负载，与容性负载串联后能抑制容性负载所引起的谐波放大。

3根据权利要求2所述的控制方法，其特征在于：所述步骤1-1）通过准比例谐振控制方式从负载侧电流信号中提取各次谐波信号具体为：

准比例谐振控制器是一种可提取特定次谐波电流信号，滤除其他信号的控制算法，在复数域内的传递函数如式（1）所示：

G(s)=Kp+2Kiωcss2+2ωcs+ωh2---(1)]]>

其中，G(s)为传递函数，K_p为比例系数，K_i为广义积分系数，ω_h为谐振角频率，ω_c为控制准比例谐振控制器增益带宽大小的系数，s为复变量，

式（1）中，参数ω_c对谐振频率处的增益没有影响，在谐振频率处，准比例谐振控制器的幅值增益为K_p+K_i，根据具体的负载和电网特性调整，保证其稳态误差基本为零，能够稳定跟踪由相ω_h确定的相应次数的谐波电流，装置运行时，通过准比例谐振控制提取各次电流谐波信号。