[发明专利]一种有源电力滤波器直流侧电压的控制方法及控制系统

说明书

本发明提供一种有源电力滤波器直流侧电压的控制方法及控制系统，其中控制方法包括：创建设置有直流侧电压的滤波器的能量平衡模型；获取能量平衡模型的直流侧电压，并根据直流侧电压和直流侧参考电压依照误差信号公式获取得到误差信号；根据李雅普诺夫理论将误差信号输入至预设的能量平衡公式中，以获取得到控制函数，以使得控制函数符合李雅普诺夫理论；根据控制函数控制直流侧电压。本发明的有益效果在于：根据误差信号和李雅普诺夫理论得到控制函数，其中，上述控制函数符合李雅普诺夫理论，并通过控制函数控制直流侧电压，从而提高负载突变和参考电压跳变时的稳态精度和响应速度，降低直流侧功率损耗。

技术领域

本发明涉及微电网技术领域，尤其涉及一种有源电力滤波器直流侧电压的控制方法及控制系统。

背景技术

在SAPF(Shunt Active Power Filter)中，直流侧电压的控制是重要的一各环节。因为有源电力滤波器虽然不产生有功，但由于开关损耗和线路损耗的存在，因此直流侧电压的控制是必要的。为了实现对直流侧电压的控制，已有的直流侧电压控制器有如无源控制(PBC)、比例控制器(P)、PI控制器等。常用的PI控制器要求精确的线性数学模型,这是很难得到的，而且它也不能提供令人满意的效果，并且在对快速变化的非线性负载或负载扰动情况下，PI控制器的瞬态响应很慢。

直流侧电压的调节决定了PWM(脉冲宽度调制)电压的峰值，因此，在APF中，直流侧电压的控制至关重要。将设定直流侧电压的参考值与当前的直流侧电压进行比较，得到误差信号。误差信号通过PI控制器进行处理，PI控制器输出维持直流侧电压稳定的有功电流指令至APF电流环，以保持电流侧电压稳态零误差。注入电流的峰值由PI控制器输出决定，传统的PI控制器输出由两部分组成：

(a)负载电流的基本有功分量；

(b)SAPF的损耗分量。

这意味着在SAPF运行期间，电网需提供一定的有功功率来补偿有源电力滤波器的损耗，使直流侧电压保持在期望的固定值。静止参考系中的功率由下述公式所示：

P_CS＝V_CS·I_CS； (1)

其中，在上述公式(1)中，

P_CS用于表示静止参考系中的功率；

V_CS用于表示电网电压；

I_CS用于表示电网电流；

而直流侧功率的计算公式如下所示：

P_DC＝V_DC·I_DC； (2)

其中，在上述公式(2)中，

P_DC用于表示直流侧功率；

V_DC用于表示直流侧上的电压；

I_DC用于表示直流侧上的电流。

当P_CS＝P_DC，则传递函数可由小信号建模技术推导得到，如下述公式所示：

其中，在上述公式(3)中，G_V(s)用于表示传递函数；

s用于表示传递函数的参数；

C_DC用于表示直流侧电容；

如图1所示，传统PI控制器对直流侧电压进行控制的原理框图，控制环中，比例系数KP和积分系数K均采用齐格勒-尼克尔斯方法进行整定。