[发明专利]适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控制方法。

背景技术

随着化石能源日益匮乏，环境问题日益严重，清洁的可再生能源得到越来越多的重视。因此分布式发电系统作为可再生能源的主要应用方式之一，在电网中的比例不断提高。根据电网结构，电网的阻抗主要由低功率的变换器和配电线路阻抗决定。分布式电源的增加使得电网在不同的运行条件下，阻抗不可忽略且在一个较宽的范围内变化，电网呈现出弱电网特性。同时电力电子装置的广泛应用会给电网带来日益严重的电能污染，通常应用有源电力滤波器(Active Power Filter即APF)进行治理。而对于弱电网，由于共连接点(Point of Common Coupling即PCC)电压含有由谐波电流流过电网阻抗导致的背景谐波，因此PCC电压通常表现为畸变不平衡。因此弱电网中应用APF进行电能质量的治理，需要解决的问题是：APF能在PCC电压畸变不平衡以及发生频偏时，实时准确地检测谐波和无功电流并进行补偿。

对于谐波和无功电流的实时检测，目前应用最广泛的是瞬时无功功率理论(Instantaneous Reactive Power Theory即IRP Theory)及其扩展方法和同步坐标系法(Synchronous Reference Frame即SRF Method)。但是IRP理论不适用于PCC电压畸变不平衡的状态。IRP的扩展方法和SRF法虽然不受电压畸变或不平衡状态影响，但需要检测正序基波电压的实时相位。PCC电压的畸变不平衡给检测正序基波电压的实时相位带来了较大的难度。目前较为先进的锁相技术虽然可以在一定程度上满足上述条件，但它们实现起来大都比较复杂，需要精确的参数设计，而且会有一定的延迟，这些都不利于在工程上的实际应用。

通过消除检测延时来提高补偿动态性是APF的另一个主要研究方向。采用自适应非线性控制来消除系统检测延时对补偿效果的影响。采用重复控制器自动修正的方式来消除延时的影响，但其动态响应速度较慢，无法在系统电流波动时满足补偿要求。采用模糊逻辑控制器，滑膜控制器等智能算法进行预测控制来消除检测延时的影响。上述方法虽然有效地消除了延时对于补偿效果的影响，但实现起来较为复杂。

发明内容

本发明的目的在于提供了适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控制方法，解决了传统直接电流控制在弱电网条件下无法准确补偿谐波和无功功率的问题。

本发明所采用的技术方案是，适用于弱电网条件下的有源电力滤波器直接电流控制方法，按照以下步骤实施：

步骤1，采集弱电网系统PCC点处电压e_a、e_b和e_c的瞬时值，逆变器直流侧电压v_dc的瞬时值，负载电流i_La、i_Lb和i_Lc的瞬时值，以及逆变器发出的电流i_ca、i_cb和i_cc的瞬时值；

步骤2，将采集到的e_a、e_b、e_c、v_dc、i_La、i_Lb和i_Lc的瞬时值，以及逆变器发出的电流i_ca、i_cb和i_cc瞬时值经过调理电路处理后输入到DSP处理器中，通过A/D模块转换为数字信号e_a、e_b、e_c、v_dc、i_La、i_Lb、i_Lc、i_ca、i_cb和i_cc；

步骤3，DSP处理器通过对数字信号e_a、e_b、e_c、v_dc、i_La、i_Lb和i_Lc进行处理，得到有源电力滤波器的指令电流信号i_refa、i_refb、i_refc；