[发明专利]一种基于延时补偿的数字单周期方法控制有源电力滤波器

权利要求书

1.一种基于延时补偿的数字单周期方法控制有源电力滤波器，包括下述步骤：

(1)检测负载电流，使用谐波计算方法计算出谐波电流i_lha、i_lhb、i_lhc；所述谐波电流计算是：将电流霍尔输出的小电流信号经过第一电阻转变为电压信号iain，将电压信号经过第二电阻和高频滤波电路滤除其中的高频信号，再经过电压跟随器OPA1将信号输入到电压抬升OPA2和比例放大电路OPA3中，将双极性信号转变为单极性信号，最后经过由第一二极管和第二二极管构成的0～3.3V的限幅电路，将限幅后的信号输入到数字信号处理器中；使用数字信号处理器中的AD采样模块对负载电流采样，分别使用采样通道0和采样通道1对A相负载电流和B相负载电流进行采样；首先将三相负载电流i_la、i_lb、i_lc经过三相到两相的变换得到两相坐标系下的电流i_α、i_β，

iαiβ=C32ilailbilc---(1)]]>

式中，C32=2/31-1/2-1/203/2-3/2;]]>

iαiβ=2/31-1/2-1/203/2-3/2ilailbilc---(2)]]>

由于i_la、i_lb、i_lc对称，即i_la+i_lb+i_lc＝0，所以i_lc＝-i_la-i_lb；

式(2)可以表示为

iα=1.225ilaiβ=0.707ila+1.414ilb---(3)]]>

i_α、i_β再经过同步旋转坐标变换得到有功电流i_p和无功电流i_q，即：

ipiq=Cipiqiαiβ---(4)]]>

式中，Cipiq=sinωt-cosωt-cosωt-sinωt;]]>

ip=sinωt*iα-cosωt*iβiq=-cosωt*iα-sinωt*iβ---(5)]]>

经过低通滤波器后得到有功电流和无功电流的直流分量和即：

ip‾=a0*ip(k)+a1*ip(k-1)+a2*ip(k-2)+b1*ip‾(k-1)-b2*ip‾(k-2)ip‾=a0*iq(k)+a1*iq(k-1)+a2*iq(k-2)+b1*iq‾(k-1)-b2*iq‾(k-2)---(6)]]>

将直流分量经过旋转坐标反变换得到两相坐标系下的基波电流，即：

ifαifβ=Cipiq-1ip‾iq‾---(7)]]>

式中，Cipiq-1=sinωt-cosωt-cosωt-sinωt;]]>

ifα=sinωt*ip‾-cosωt*iq‾ifβ=-cosωt*ip‾-sinωt*iq‾---(8)]]>

再经过两相到三相的变换得到三相基波电流i_lfa、i_lfb、i_lfc，即：

ilfailfbilfc=C23ifαifβ---(9)]]>

式中，C23=2/310-1/23/2-1/2-3/2;]]>

ilfa=0.816*ifαilfb=-0.408*ifα+0.707*ifβilfc=-0.408*ifα-0.707*ifβ---(10)]]>

最后使用负载电流减去基波分量就可以得到谐波分量i_lha、i_lhb、i_lhc，即：

ilhailhbilhc=ilailbilc-ilfailfbilfc---(11)]]>

(2)检测三相电源电压e_a、e_b、e_c和直流侧电容电压U_dc，将三相电源电压和直流侧电压输入到数字信号处理器DSP中进行采样；

(3)将上述采样值输入到单周期控制模块中，即：

dap=0.5+1Udc(k){L-2ilha(k)+3ilha(k-1)-ilha(k-2)Δt+R[-2ilha(k)+ilha(k-1)]+ea(k)}dbp=0.5+1Udc(k){L-2ilhb(k)+3ilhb(k-1)-ilhb(k-2)Δt+R[-2ilhb(k)+ilhb(k-1)]+eb(k)}dcp=0.5+1Udc(k){L-2ilhc(k)+3ilhc(k-1)-ilhc(k-2)Δt+R[-2ilhc(k)+ilhc(k-1)]+ec(k)}---(12)]]>计算出开关管的占空比；

式中：R表示滤波电感的电阻，k表示第k个采样点，k-1表示第k-1个采样点，k-2表示第k-2个采样点；

(4)将计算出的占空比与数字信号处理器DSP中定时器的周期寄存器值相乘，将结果作为比较寄存器的值，控制数字信号处理器DSP产生脉冲宽度调制PWM信号，控制变流器中开关的导通和关断，当PWM信号为高电平的时候开关器件导通，当PWM信号为低电平的时候开关器件关断，从而产生补偿电流。