[发明专利]一种H桥三电平有源电力滤波器的控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电能质量控制技术领域，更具体地，涉及一种H桥三电平有源电力滤波器的控制方法及系统。

背景技术

随着电力电子器件的发展，电网中越来越多地接入了开关电源、整流负载等一系列非线性负载，给电网带来了大量的谐波问题，在增加了线路损耗的同时，也威胁到了电网的安全稳定运行。有源电力滤波器是解决此类电能质量问题的优选办法之一，能够补偿全频点的谐波，并且补偿精度高，响应速度快。传统的有源电力滤波器大多采用两电平逆变器，存在着直流母线电压高，du/dt大，选用功率器件额定电压高，输出电压波形质量低等问题。

基于H桥三电平逆变器的有源电力滤波器在相同电网电压等级的情况下，直流母线电压降低了一半，因此选择的IGBT额定电压以及直流母线电容的额定电压均可以减小，从而有利于在一定程度上降低装置的成本。但是由于这种拓扑的逆变器控制有三条直流母线，因此其控制的复杂度较高，特别是如何保持三条直流母线电压的一致，是一个难题。文献《零序和负序电压注入的级联型并网逆变器直流侧电压平衡控制》给出了用零序电压注入和负序电压注入的方式来解决这一类拓扑的逆变器的直流母线电压不平衡问题，但是这种方法需要逆变器输出一定的基波电流，而有源电力滤波器输出的电流大部分为谐波电流。此外，传统的负载电流谐波检测方法通过提取dq轴的直流分量只相应地提取了负载电流中的基波正序分量，而没有考虑到负序基波电流分量在dq轴坐标系下以两倍频分量存在，因而所得到的谐波检测结果并不准确，同时，由于负序分量的存在给直流母线电压的相间平衡带来了负面影响，降低了有源电力滤波器的谐波补偿精度。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种H桥三电平有源电力滤波器的控制方法及系统，鲁棒性更高，与传统的基于负序电压注入的方法相比，不会影响电流环的性能，与传统的基于零序电压注入的方法相比，其相间平衡控制的能力更强；此外，消除了基波负序电流分量给直流母线电压相间平衡控制带来的不利影响，谐波检测的精度更高。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种H桥三电平有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)采样电网电压u_sa,u_sb和u_sc，通过锁相环求得电网电压相角wt，其中，u_sa,u_sb和u_sc分别为A相、B相和C相电网电压；

(2)直流母线电压平均电压控制：采集三相直流母线电压u_dcA,u_dcB和u_dcC，得到三相直流母线的平均电压将与给定的直流母线电压求差，得到Δu_dc，将Δu_dc输入PI控制器，得到d轴电流参考指令ΔP，其中，u_dcA,u_dcB和u_dcC分别为A相、B相和C相直流母线电压；

(3)直流母线电压相间平衡控制，进一步包括如下步骤：

(3-1)将采样得到的三相直流母线电压u_dcA,u_dcB和u_dcC分别与三相直流母线的平均电压做差，得到Δu_dcA,Δu_dcB和Δu_dcC；

(3-2)将Δu_dcA,Δu_dcB和Δu_dcC变换到αβ坐标系下，得到Δu_dcα和Δu_dcβ，将Δu_dcα和Δu_dcβ分别输入α轴和β轴的PI调节器，得到ΔP_α和ΔP_β；

(3-3)将ΔP_α和ΔP_β进行角度为2wt的Park变换，得到直流电压相间平衡所需基波负序电流分量在正序dq轴坐标系下的值和

(4)负载电流谐波检测：检测负载谐波电流，并将其变换到正序dq轴坐标系下，得到dq轴坐标系下的电流给定指令和