[实用新型]一种基于滑模控制专用于汽车充电站的有源滤波器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种滤波器，具体为一种基于滑模控制、专用于汽车充电站谐波治理的有源滤波器。

背景技术

电动汽车由于其低碳节能等显著的特点，因此成为我国发展低碳经济、促进节能减排的重要产业发展方向。目前电动汽车产业已经成为我国新能源汽车产业的重要组成部分，以电动汽车为核心的产业链条已经凸显。随着电动汽车的推广，逐渐完善充电配套设施成为不可或缺的前提条件。充电机作为充电站的关键设备，是一种由电力电子装置组成的高度非线性负荷；对供电系统产生谐波污染，影响电网电能质量，甚至对电力系统安全、稳定、经济运行构成潜在威胁；因此研究充电站的谐波特性并采用科学有效的治理措施势在必行。

目前，谐波治理措施主要分为三种。第一种是从受到谐波影响的设备或系统出发的受端治理方式；第二种是主动治理方式，从谐波源本身出发，电力系统保护与控制在直流侧减少谐波的产生，主要包括多脉整流、多电平变流、功率因数校正等方法；第三种则是采用外加滤波器的被动治理法，包括无源电力滤波、有源电力滤波。由于无源滤波技术容易与电网阻抗发生串、并联谐振，导致谐波放大和共振，且只能滤除特定次谐波，不能跟随谐波成分的变化；而有源滤波器具有响应速度快，跟踪精度高，能够补偿各次谐波的优点，因此对充电站谐波治理具有很好的适用性。

不同的控制策略在有源滤波器(APF)中得到了应用，如脉冲宽度调制PWM技术、三角载波电流控制、滞环比较控制、空间矢量调制等。而滑模控制（Sliding Mode Control，SMC）由于具有强鲁棒性，开关频率较低，损耗小等优点，在APF应用中得到了关注。不同的滑模控制设计方法应用于APF。

但是，至今未见到推广应用于充电站谐波抑制的有源滤波器。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种考虑充电站谐波特性的汽车充电站有源滤波器。

解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种基于滑模控制专用于汽车充电站的有源滤波器，包括电动汽车充电站谐波源31、谐波电流检测模块32、有源滤波器模块APF33，以及由滑模面选择σ(X)34和滑模控制策略模块35依次连接构成的滑模控制模块，电动汽车充电站谐波源侧的三相负载电流为I_la、I_lb、I_lc，三相网侧电流I_sa、I_sb、I_sc经谐波电流检测模块、滑模控制模块控制APF33开关元件，通过APF33三相相电流i_a、i_b、i_c,实现对谐波电流的补偿，其特征是：所述的有源滤波器模块为电压型并联有源滤波器，有源滤波器主电路由6个用反并联二极管构成的开关元件Q1，Q2,Q3、Q4、Q5、Q6组成三相电压型桥式逆变电路，逆变电路一端经电感L连接至电网侧、另一端连接直流侧电容C。

滑模控制（以a相为例）如图3所示，其组成和连接关系为：

以谐波电流iah1、APF相电流ia2、直流侧电压Udc3和电网侧电压usa4作为输入；

谐波电流iah1与APF相电流ia2分别输至第一差值模块5，第一差值模块5与正值模块6、负值模块7一起输至符号选择模块8；

直流侧电压Udc3和0.008乘积因子模块09一起输至除法模块10，除法模块10的输出经第一饱和模块11后输出至20倍增益模块12乘以20；

20倍增益模块12与符号选择模块8的输出至第一乘积模块13；

第一饱和模块11的输出经10倍增益模块19后和第一差值模块5的输出一起至第二乘积模块20；

电网侧电压usa4的输出经1/L增益模块14后和谐波电流iah1的输出经微分模块15、第二饱和模块16后的信号一起输至第二差值模块17，第二差值模块17的输出和第一饱和模块的输出一起至第三乘积模块18；

第一至第三乘积模块的输出一起至求和模块21，最后输出Sa22。

原理：

以谐波电流i_ah、APF相电流i_a间的误差信号（e_x）作为滑模面切换函数，再乘以通过符号选择函数实现滑模动态切换（L为电感值，U_dc为直流侧电容电压，ε为一常数，取20）；取i_ah的一阶微分，并乘以系数再加上（u_sa为a相电网侧电压）以及误差信号与（k为一常数，取10）的乘积。