[发明专利]一种新型UPS容性非线性负载补偿控制策略

说明书

技术领域

本发明属于谐波电流治理领域，尤其涉及一种基于FFT的UPS容性非线性负载补偿控制策略。

背景技术

目前大量使用的电子设备，例如大功率可控硅相控整流电路，交交变频器，工业用电弧炉，开关电源以及其他非线性负载产生了大量的谐波导致了严重的电网污染。并联有源电力滤波器（Shunt Active Power Filter）作为一种有效的被动式谐波治理方案，近年来越来越受到人们的重视。

并联型有源电力滤波器工作时，通常控制为一个谐波电流源，适合补偿电流型谐波源，如阻感型负载，不适合补偿电压型谐波源，如电容滤波型整流负载。但是，并联有源电力滤波器在实际工程应用中，不可避免地会遇到补偿电容滤波型整流负载的情况，比如采用相控整流装置的大功率UPS。由于提高功率因数的需要，这些 UPS 装置在相控整流装置前一般都要安装大的无功校正电容，当并联有源滤波器投入时，如果这些电容和电网电感构成并联谐振回路的固有谐振频率在有源电力滤波器补偿的频率段内，有源电力滤波器输出的补偿电流将会引起系统谐振，这就是并联型有源滤波器补偿容性非线性负载时遇到的典型问题。

当前的方法是采用检测电网电压的控制方式达到谐波阻尼的目的，但控制方式是在电网电压比较理想的情况下实现谐波阻尼的，没有考虑到现场实际电网电压畸变对控制的影响。通过改进，学者设计出一种补偿负载电流谐波和阻尼谐波放大两种情况的新型控制策略，并通过实验验证了可行性和有效性，但提出的新控制策略算法较为复杂，并且是基于并联混合型有源滤波器的前提下实现的，无法直接应用于目前的谐波振荡抑制。

发明内容

本发明就是针对实际工程应用中遇到的并联型有源滤波器补偿UPS容性非线性负载时出现的谐振问题，结合现场实际情况，设计了一种新型UPS容性非线性负载补偿控制策略，该策略是基于FFT的有选择谐波补偿方案，对并联有源滤波器进行改进，变原来的全带宽补偿为有限带宽补偿，有选择谐波次数的补偿，以消除系统谐振。

本发明采用的技术方案是，一种新型UPS容性非线性负载补偿装置，包括容性非线性负载、控制器、锁相环（PLL）、功率器件、有源电力滤波器（APF）。

所述的容性非线性负载，在整流装置前有一个由电容和电网等效电感构成的并联谐振回路，作用是提高功率因数。UPS容性负载为电压型谐波源。

所述控制器采用 TMS320F2808 32位DSP芯片。

所述锁相环模块，对于任意一个与电网相连的变换器来说都是必不可少的组成部分，它用来跟踪电网电压的相位。

所述的功率器件，采用IGBT开关器件。以 IGBT 为基本功率开关元件，构成三相逆变器的专用功能模块。

所述的有源电力滤波器为传统的并联型有源电力滤波器，基本思路为，通过电流互感器检测负载电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT，控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。

本发明的有益效果是，该新型UPS容性非线性负载补偿控制策略，不仅可以抑制系统谐振，而且具有良好的补偿效果。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。

图 1 是本发明的UPS容性非线性负载补偿实验框图。

具体实施方式

如图所示，本发明的新型串联混合型有源电力滤波器，包括容性非线性负载、控制器、锁相环（PLL）、功率器件、有源电力滤波器（APF）。

所述的容性非线性负载，在整流装置前有一个由电容和电网等效电感构成的并联谐振回路，作用是提高功率因数。UPS容性负载为电压型谐波源。本发明选用的是200kVA 十二脉波相控整流装置的UPS。

所述控制器采用 TI 公司的TMS320F2808 32位DSP芯片，主频 100MHz。该芯片具有强大的数字信号处理能力、事件管理能力和嵌入式控制功能。

所述锁相环模块，对于任意一个与电网相连的变换器来说都是必不可少的组成部分，它用来跟踪电网电压的相位。

所述的功率器件模块，采用IGBT开关器件。以 IGBT 为基本功率开关元件，构成三相逆变器的专用功能模块。本发明采用的是Infineon公司的FF300R12YT3 模块。