[实用新型]有源电力滤波器

说明书

本实用新型公开一种有源电力滤波器，包括依次连接的两相坐标系变换模块(204)、低通滤波器(205)、三相坐标系变换模块(206)、减法器(213)、PR控制器模块(214)、PWM模块(207)、IGBT驱动电路(209)、功率单元(210)和APF模块(215)，其中，PWM模块输入端与PR控制器模块输出端相连，APF模块输出端通过电抗器(211)与电网的一根母线相连。本实用新型无需额外的传感器来获取滤波电容电压，电流回路稳定性高，能够提高谐波电流检测精度，降低检测失真，提高谐波电流补偿效果，解决APF的谐波共振问题。

技术领域

本实用新型一种滤波器，具体是一种有源电力滤波器，属于电能质量控制技术领域。

背景技术

近年来，随着电力需求的增加，电网结构越来越复杂，导致谐波问题越来越严重。APF作为一个高效的谐波补偿装置，其因具有不断补偿谐波的能力而受到广泛关注，而无源滤波器则不能，此外，APF响应更快，并且具有高精度的补偿谐波能力。LCL滤波器是APF的重要组成部分，其与L输出滤波器相比具有更显著的滤波效果，由于LCL滤波器中的谐振点会影响系统的稳定性，因此，研究LCL滤波器的阻尼控制策略至关重要。

常见的阻尼策略可分为两类：无源阻尼策略和有源阻尼策略，其中，有源电力滤波器，其基本原理是检测负载谐波，注入反向谐波，以谐波的相互抵消达到滤波的目的，一般的有源电力滤波器是一个电流模式的电压源逆变器，其输出电流是通过逆变器输出电压作用在输出电感上产生的。有源阻尼策略近年来成为研究的热点，因为它可以通过改变系统结构来抑制共振而没有功率损耗，能对频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，可以弥补无源滤波器的缺点，获得比无源滤波器更好的补偿特性。

目前市场上有多种有源阻尼策略，其中一种是为了消除LCL滤波器的共振现象，计算和预测转换器侧的电感电压，然后从高通滤波器获得高频分量并在控制器前设置比例反馈回路。但是，感应电压预测的过程涉及数值微分，这可能引入高频噪声，该方法仅适用于有源整流器场合，如果应用于APF系统，高频噪声问题对于多次谐波变得更加严重，使得此方法难以实现。

有学者提出了一种采用带电容电压反馈的方法，但在参数选择过程中，需要准确的电网等效阻抗参数，此外，还需要额外的传感器来获取滤波电容电压，并对超前-滞后环节参数进行重复计算，这种方法不适合实际应用。

还有学者提出了一种利用数字控制中固有的一阶延迟来稳定LCL滤波器的电流环控制方法，该方法不需要额外的传感器，只需要补偿电流检查，其操作简单，成本低。但是电流回路的稳定性不是很高，虽然应用更多时间延迟且低通滤波器可以提系统稳定性，但仍会导致严重的相位延迟。另外，向控制器添加相应的相位延迟补偿涉及复杂的操作，效果不太明显。

上述有源阻尼策略实现了几种不同的LCL滤波器共振抑制方法，但它们都有相应的缺点，因此，阻尼抑制需要进一步优化。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种有源电力滤波器，无需额外的传感器来获取滤波电容电压，电流回路稳定性高，能够提高谐波电流检测精度，降低检测失真，提高谐波电流补偿效果。

本实用新型一种有源电力滤波器，包括检测与控制模块、驱动模块、功率单元和APF模块，其中，检测与控制模块包括：

两相坐标系变换模块，用于将三相负载电流变换为两相坐标系即d-q坐标系下的二相负载电流，其中两相坐标系与电路中电压矢量同步旋转；

低通滤波器，用于将两相坐标系变换模块输出的二相负载电流中d、q分量各自的谐波分量电流滤除，以获得基波电流分量；

三相坐标系变换模块，用于将经低通滤波器处理后的基波分量电流变换为三相(A-B-C)坐标系下的三相负载电流的基波分量电流；

减法器，用于将三相负载电流与三相坐标系变换模块206输出的基波分量电流相减，获得谐波电流；