[发明专利]一种LCL型三相并联有源电力滤波器的新型控制方法

说明书

本发明公开了一种LCL型三相并联有源电力滤波器的新型控制方法，构建一个基于单网侧电感电流反馈的有源阻尼优化控制方法和新型广义积分器的电流跟踪控制方法的LCL滤波的有源电力滤波器的系统。在反馈回路中加入高通滤波器，对参数进行优化选取，克服了现有的有源阻尼方法在基波域下对系统稳定性能的不利影响；采用两个谐振频率相同、相序相反的一阶广义积分器，使得新型广义积分器实现只在正序或者只在负序谐振频率处具有无限大增益，使得新型广义积分器对相同频率的正负序信号具有选择性补偿的特性，并且可以分配不同的增益，降低了控制算法的复杂程度，提高运算效率，解决了电网和负载不平衡情况下谐波补偿问题，提高补偿性能和应用的灵活性。

技术领域

本发明涉及三相并联有源电力滤波器技术领域，特别涉及一种LCL型三相并联有源电力滤波器的新型控制方法。

背景技术

随着大量电力电子装置在电力系统中的广泛应用，非线性负载所引起的谐波畸变问题日益严重。谐波治理受到人们越来越多的重视。与无源滤波器相比，有源电力滤波器(Active Power Filter，APF)具有滤波特性好、体积小、应用灵活、不易于电网产生谐振等特点，成为电网谐波治理有效手段之一。

随着半导体技术的发展，APF正朝着大容量、高功率密度的方向发展。并网输出滤波器成为制约大容量APF发展的关键因素之一。与传统单电感滤波器相比，LCL型滤波器能以较小的电感量实现比较理想的开关纹波的抑制效果，在大功率应用场合使得APF系统成本明显降低，并且显著缩减了装置的体积。

补偿电流的跟踪性能是APF系统性能的重要指标之一。谐波电流含有多次高频交流信号，加之负载谐波的随机性，很实现快速准确的跟踪控制。目前，APF的补偿电流控制方法主要包括：滞环控制、无差拍控制以及PI控制。滞环控制响应快、不用载波，不含特定次数谐波，但是滞环带宽不易设置，功率器件的开关频率也不固定；无差拍控制具有动态响应快的特点，但是对系统参数依赖性强，抗干扰能力差；PI控制是广泛应用的一种成熟的控制方法，针对直流信号能够实现无稳态误差调节，但对于APF的谐波电流这种高频交流分量，跟踪效果不佳。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种LCL型三相并联有源电力滤波器的新型控制方法,包括以下步骤：

步骤1：建立LCL型有源电力滤波器系统；由主电路和控制电路组成：

主电路包括：电压型逆变器、输出滤波器LCL以及非线性负载；所述电压型逆变器直流侧为储能电容C；所述输出滤波器由逆变器侧电感L₁、滤波电容C₀以及网侧电感L₂组成；所述非线性负载为三相不可控整流器带阻感性负载；电压型逆变器与输出滤波器串联之后与非线性负载并联接入电网；

控制电路包括谐波电流检测电路、电流跟踪控制电路、直流侧电压检测电路、锁相环电路、网侧电流检测电路、驱动电路以及直流电容电压控制器；网侧电流检测电路采用单网侧电感电流反馈，并在反馈回路中加入一阶高通滤波器，连接电流跟踪控制电路，通过单一变量控制法对参数进行优化选取；电流跟踪控制电路采用由多个新型广义积分器单元组成的选择性谐波补偿控制器，只在正序或者只在负序谐振频率处具有无限大增益，对相同频率的正负序信号具有选择性补偿的特性，并且可以分配不同的增益，实现三相系统中的正负序信号的独立解耦控制；两个谐振频率相同、相序相反的一阶广义积分器，并且增加阻尼项使得谐振频率处的无限增益变为可调的幅值增益，确保谐振频率点处APF的稳态跟踪性能；电流跟踪控制电路连接网侧电流检测电路、谐波电流检测电路和驱动电路,所述每个新型广义积分器单元由两个谐振频率相同、相序相反的一阶广义积分器组成，并且加入阻尼项；

步骤2：检测负载电流，根据瞬时无功功率理论经指令电流运算电路得到待补偿的指令电流；将指令电流送入电流跟踪控制电路产生驱动信号，驱动逆变器的发出补偿电流；