[发明专利]一种有源电力滤波器的双环解耦控制方法

说明书

本发明公开了一种有源电力滤波器的双环解耦控制方法，包括以下步骤：采集相关信号后转换为数字量，利用双环解耦控制得到参考电压后，按照正弦脉宽调制或者空间矢量脉宽调制，得到开关管的占空比信号，从而控制有源电力滤波器开关管的开通与关断。本发明中由内环控制器实现电网同步与基波功率控制，而外环控制器实现谐波电流的精确快速跟踪。这种控制方法可以省去谐波电流提取环节和锁相环，大大降低了数字控制系统的运算量。这对于减少系统损耗，保证系统的安全稳定运行具有重要作用。采用本发明控制方法可以在改善电能质量的同时降低了装置的成本。

技术领域

本发明涉及一种有源电力滤波器的方法，特别涉及一种基于谐振控制器解耦双环控制的改善电能质量方法。

背景技术

近年来，能源紧缺、环境污染等问题日益严重。因此，太阳能、风能、氢能等新能源的开发利用日渐加快，新型分布式发电技术也越来越受到人们的重视。在分布式并网发电系统中，通过能源转换装置所发出的电能，绝大多数都要通过并网逆变器转换成与电网电压同频、同相的交流电才能馈入电网并网。逆变器在可再生能源转换装置与电网间起到了必不可少的接口作用，并成为分布式发电系统中极其重要的组成部分。

然而，随着分布式发电单元的大量接入，电能质量问题日益严峻。改善电能质量的方法一般是采用无源滤波器或者有源滤波器。而有源电力滤波器又以其补偿方式灵活、受系统参数的影响小、响应速度快、可以实现动态补偿等优点，得到了广泛的重视和研究。

传统的有源电力滤波器采用PI控制，在较宽的频率范围内都有很高的增益。然而，其动态相应特性较慢，不能快速跟踪谐波电流变化，因此限制了它的应用范围。而且，工业应用的有源电力滤波器都需要谐波电流提取环节和锁相环环节，因此具有较重的运算负担和较高的成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种新型的有源电力滤波器双环解耦控制方法，该方法在控制过程中省去了谐波电流提取环节和锁相环环节，不但改善了电能质量，而且降低了装置的成本。

为了解决上述技术问题，本发明提出的一种有源电力滤波器的双环解耦控制方法，其中，有源电力滤波器包括由六个功率开关模块组成三相全桥拓扑结构，所述三相全桥拓扑结构通过一LCL滤波器连接到公共连接点后再与大电网相连；有源电力滤波器的直流侧连接一母线电容，所述LCL滤波器由变流器侧滤波电感L₁、电网侧滤波电感L₂和滤波电容C_f组成，所述公共连接点PCC还至少连接有非线性负荷；并包括以下步骤：

步骤一、在每个采样周期开始时，有源电力滤波器采集直流母线电容电压值V_DC，并转化为数字量后发送给有源电力滤波器的控制模块；有源电力滤波器采集公共连接点PCC的三相电压值V_PCC(abc)、负载三相电流值I_Load(abc)、输出三相电流值I_1(abc)和并网三相电流值I_2(abc)，并将其经过克拉克坐标变换后的三相电压值数字量V_PCC(αβ)、负载三相电流值数字量I_Load(αβ)、输出三相电流值数字量I_1(αβ)和并网三相电流值数字量I_2(αβ)发送给有源电力滤波器的控制模块；

步骤二、有源电力滤波器的控制模块按照下述方法获得参考电压

式(1)中，变量s为复频率，为有源电力滤波器输出电流的参考，为有源电力滤波器并网电流的参考，可以直接选择采样得到的负载电流，即

为有源电力滤波器基波功率电流参考；I_1(αβ)为有源电力滤波器实际的输出电流，I_2(αβ)为有源电力滤波器实际的并网电流；G_outer(s)为外环传递函数，G_inner(s)为内环的传递函数；