[发明专利]一种无源接口的LCL型有源电力滤波器系统及方法

说明书

本发明涉及一种无源接口的LCL型有源电力滤波器系统及方法，包括主电路:采集脉冲信号，通过三相逆变器制造大小相等，相位相反的谐波电流注入电网，补偿电网畸变电流，使电源电流中只含有基波分量,电能质量因而得到提高；控制系统:用于检测谐波电流，根据检测的电网电流，得到补偿的谐波电流指令，根据检测的直流母线电容电压，得到基波指令电流，谐波指令电流加上基波指令电流得到要补偿的指令电流，结合指令电流与逆变器实际输出电流比较，得到误差值进行双闭环控制。本发明采用了PI控制结合重复控制的双环控制方式，显著提高了系统的稳态精度，谐波跟踪速度，实现了SAPF基波与谐波的控制。

技术领域

本发明涉及LCL型三相并联有源电力滤波器技术领域，具体涉及一种无源接口的LCL型有源电力滤波器系统及方法。

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， 并联型有源电力滤波器(Shunt Active Power Filter，SAPF)较无源滤波器在稳定性以及灵活性方面都 有明显的优势，是目前治理电力谐波的最有效方法。

SAPF自身因载波调制产生的高次谐波，要通过L或者LCL型滤波器滤除。LCL型滤波器为三阶系统，其在总电感值相等的情况下，比L型滤波器有更好的高频抑制性能以及开关纹波抑制，在大功率应用场合，成本优势明显，同时也提高了系统的动态性能，但LCL型滤波器的传递函数缺少二阶项，导致其在特定频率上会产生谐振峰，抑制谐振峰的方法一般采用无源阻尼法或有源阻尼法。无源阻尼简单可靠，但在高压大功率场合下损耗严重。有源阻尼通过控制算法来避免谐振问题，主要有虚拟电阻法、状态变量反馈法和基于遗传算法的方法。

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，很难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。重复控制能够对复杂周期信号实现零稳态误差跟踪，但其动态性能较差，不能对扰动进行实时反应，通常会产生一个参考周期的延迟。此外，广义积分控制、滑模控制以及多种控制方法的复合控制越来越受到学者的广泛关注。

发明内容

本发明主要是为了克服系统中LCL滤波器谐振的难题，解决现有技术中存在的阻尼损耗较大，影响系统的安全运行的实际情况；提出一种新型无源接口的LCL型有源电力滤波器系统及方法，应用无源接口能够有效地降低系统中无源阻尼环节的阻尼损耗，并起到抑制谐振尖峰的效果，采用了PI控制结合重复控制的双环控制方式，显著提高了系统的稳态精度，谐波跟踪速度，实现了SAPF基波与谐波的控制。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种无源接口的LCL型有源电力滤波器系统,其特征在于,包括:

主电路:采集脉冲信号，通过三相逆变器制造大小相等，相位相反的谐波电流注入电网，补偿电网畸变电流，使电源电流中只含有基波分量；

控制系统: 用于检测谐波电流，根据检测的电网电流，得到补偿的谐波电流指令，根据检测的直流母线电容电压，得到基波指令电流，谐波指令电流加上基波指令电流得到要补偿的指令电流，结合指令电流与逆变器实际输出电流比较，得到误差值进行双闭环控制，控制方式采用比例控制结合重复控制，最后进行驱动电路调制得到调制波。

在上述的一种无源接口的LCL型有源电力滤波器系统,主电路包括：

三相逆变器:用于接受脉冲信号产生一个与负载谐波电流大小相等、相位相反的谐波电流来抵消负载电流中的谐波成分，输入接储能原件,输出接输出滤波器；