CN103683293B - 一种有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法，通过采集负载电流信号，并提取负载各次谐波信号，根据负载各次谐波信号，计算电流指令信号，再与采集的电网电压、有源电力滤波器的输入电流和直流侧电压构造调制信号，最终生成PWM开关信号来控制有源电力滤波器的开关管。这样能够实现有源电力滤波器的选择性谐波补偿和有源电力滤波器容量小于负载谐波时的容量限制运行，防止有源电力滤波器的过载运行，大大提高有源电力滤波器性能和其在复杂电网条件下的适应性，且本发明方法可采用C语言编程，在DSP芯片上实现，实施简易。

Description

一种有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法

技术领域

本发明属于电力滤波器的控制技术领域，更为具体地讲，涉及一种有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置的不断出现和成熟，使柔性交流输电、高电压直流输电、微电网和智能电网等成为可能。电力电子装置的广泛应用也必将加重电网电能质量问题。因此，研发高性能有源电力滤波器，以满足谐波治理方面的需求具有重要意义。为了提高有源电力滤波器电网适应性，产品化APF一般都具备输出容量限制和选择性谐波补偿功能。

中国发明专利《一种指定次谐波补偿APF及其谐波检测和控制方法》（公开号：103401243A）公开了一种APF指定次谐波检测和控制方法，其类似于DFT算法谐波检测，需要一个基波周期积分，因此实时性不好。中国发明专利《有源电力滤波器选择性谐波补偿控制方法》（公开号：103427419A）公开了一种基于电流环控制器APF选择性谐波补偿控制方法，省去了传统的APF谐波检测环节，提高了算法效率，但是该方法不能同时实现APF输出电流限制，当负载谐波电流超过APF补偿能力时，APF会发生过载。专利《有源电力滤波器的变流器直流侧电压闭环控制方法和系统》是通过电压N倍频锁相环，以及N倍频选择变换矩阵Cn来提取N次谐波，算法复杂。华中科技大学魏学良等人在文献《三相三线并联型有源电力滤波器并联控制》（电力系统自动化，2007，31（1）：第707-4页）中介绍了一种基于容量限制按负载比例分配有源电力滤波器控制方法，采用计算指令电流有效值的方法限制单台有源电力滤波器输出，该方法不能同时实现选择性谐波补偿。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法，能够在有源电力滤波器容量小于负载谐波需求情况下，限制有源电力滤波器总补偿容量，同时选择需要补偿谐波次数和设置各次谐波最大补偿容量，从而防止有源电力滤波器过载运行。

为实现上述发明目的，本发明有源电力滤波器的谐波选择与容量限制控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）、采集三相负载电流i_Lx,x＝a,b,c表示负载电流的三相，获取负载电流n次谐波信号i_Lnx，n＝1,2,…M,M表示谐波最高次数；

（2）、根据负载电流n次谐波信号i_Lnx，计算有源电力滤波器n次谐波电流指令i_refnx；

（3）、根据n次谐波电流指令i_refnx，计算有源电力滤波器谐波电流指令i_refhx；

（4）、采集电网电压u_gx、有源电力滤波器的输入电流i_cx和直流侧电压u_dc；

（5）、构造调制信号：

（5.1）、将所述的有源电力滤波器谐波电流指令i_refhx依次经Clarke变换、Park变换得到谐波电流指令dq分量；

（5.2）、将所述的电网电压u_gx和有源电力滤波器的输入电流i_cx依次进行Clarke变换和Park变换得到电网电压dq分量和输出电流dq分量；

（5.3）、将直流侧电压指令u_dcref与有源电力滤波器的直流侧电压u_dc相减得到直流侧误差信号，再将直流侧误差信号经电压PI控制器调节得到的输出量与谐波电流指令q轴分量相加得到电流指令q轴分量；同时将谐波电流指令d轴分量直接作为电流指令d轴分量；

（5.4）、将电流指令dq分量与输出电流dq分量对应相减的到电流误差dq分量，使所述的电流误差dq分量分别经dq轴电流控制调节得到的输出量与电网电压dq分量相加得到电压指令dq分量；

（5.5）、使电压指令dq分量依次经Park反变换和Clarke反变换得到调制信号；

（6）将所述的调制信号与给定的三角载波信号进行比较，生成有源电力滤波器中开关管控制信号，所述开关管控制信号控制有源电力滤波器输出PWM电压，使有源电力滤波器输出PWM电压经过T型滤波器后，得到有源电力滤波器实际输出电流准确跟踪指令电流。

其中，所述的步骤（1）中，获取负载电流n次谐波信号i_Lnx方法为：

2.1）、计算第n次谐波带通滤波器输入量i_Lnx0：将负载电流i_Lx减去n次谐波带通滤波器输出总和再加上第n次谐波带通滤波器输出i_Lnx，得到第n次谐波带通滤波器输入量i_Lnx0：

$i_{\mathrm{Lnx}0}=i_{\mathrm{Lx}}-\underset{i=\mathrm{1,2,3},...}{{\stackrel{M}{\mathrm{\Σi}}}_{\mathrm{Lix}}}+i_{\mathrm{Lnx}};$

其中，i＝n表示检测的谐波次数，M表示检测的最高谐波次数；

2.2）、将步骤2.1）中得到的第n次谐波带通滤波器输入量i_Lnx0作为n次谐波带通滤波器输入，通过n次谐波带通滤波器BPF_n[*]，得负载电流n次谐波信号i_Lnx：

i_Lnx＝BPF_n[i_Lnx0]

其中，n次谐波带通滤波器BPF_n在Z域的表达式为：

${\mathrm{BPF}}_n\left(z\right)=\frac{K_{\mathrm{In}}(z-1)}{z^2-[2\cos \left(n\frac{2\mathrm{\π}}{N}\right)-K_{\mathrm{In}}]z+1-K_{\mathrm{In}}}$

K_In表示第n次谐波带通滤波器积分系数，z表示Z域算子。

所述的步骤（2）中，获取有源电力滤波器各次谐波电流指令i_refnx方法为：

3.1）、根据有源电力滤波器n次谐波最大补偿百分比C_n和有源电力滤波器剩余补偿容量百分比R_n，计算有源电力滤波器n次谐波补偿上限百分比DI_nmax：

${\mathrm{DI}}_{n\max }=\left\{\begin{array}{cc}{C}_n,& C_n\&GreaterEqual;R_n\\ R_n,& C_n<R_n\end{array}\right.;$

3.2）、根据步骤2.2）获取的负载电流n次谐波信号i_Lnx，计算负载电流n次谐波信号有效值百分比DI_Lnx：

${\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}=\sqrt{i_{\mathrm{Lnx}}^2+{\left(\mathrm{INT}\right[i_{\mathrm{Lnx}}\left]\right)}^2}/I_N;$

式中，I_N表示有源电力滤波器额定补偿电流，INT[*]表示数字积分器，其在Z域的表达式为：

$\mathrm{INT}\left(z\right)=\frac{K_{\mathrm{In}}(z+1)}{z-1};$

3.3）、根据获取的有源电力滤波器n次谐波补偿上限百分比DI_nmax和负载电流n次谐波信号有效值百分比DI_Lnx，计算新的有源电力滤波器剩余补偿容量百分比R_n和n次谐波电流指令i_refnx：

$R_n=\left\{\begin{array}{cc}{R}_n-{\mathrm{DI}}_{n\max },& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}\&GreaterEqual;{\mathrm{DI}}_{n\max }\\ R_n-{\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}},& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}<{\mathrm{DI}}_{n\max }\end{array}\right.;$

$i_{\mathrm{refnx}}=\left\{\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{Lnx}}\frac{{\mathrm{DI}}_{n\max }}{{\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}},& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}\&GreaterEqual;{\mathrm{DI}}_{n\max }\\ i_{\mathrm{Lnx}},& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}<{\mathrm{DI}}_{n\max }\end{array}\right..$

所述的步骤（3）中，计算谐波电流指令i_refhx方法为：

将步骤3.3）获取的有源电力滤波器n次谐波电流指令i_refnx进行累加求和，获得谐波电流指令i_refhx：

$i_{\mathrm{refhx}}=\underset{n=\mathrm{1,2,3},...}{{\stackrel{M}{\mathrm{\&Sigma;}}i}_{\mathrm{refnx}}}.$

所述的步骤（5.3）中，直流侧误差信号进行电压控制调节的过程为：将直流测电压u_dc与给定的直流电压指令叠加，得到的电压信号通过电压PI控制器调节后输出；所述的电压PI控制器的传递函数如下：

$\mathrm{PI}\left(z\right)=K_P(1+\frac{K_{I}z}{z-1})$

其中，K_P为比例参数，K_I为积分参数。

所述的步骤（5.4）中，电流控制调节的过程为：将电流指令d轴分量减去补偿电流d轴分量，得到误差电流d轴分量，再将电流指令q轴分量减去补偿电流q轴分量，得到误差电流q轴分量，最后使误差电流的d轴分量和q轴分量分别经两个电流控制器调节后输出。

进一步地，所述的电流控制器由重复控制器和电流PI控制器组成，信号依次经过重复控制器和电流PI控制器；所述的重复控制器的传递函数为：

$C\left(z\right)=\frac{z^{k-N}}{1-Q\&CenterDot;z^{-N}}\&CenterDot;\frac{{\mathrm{az}}^2+\mathrm{bz}+c}{z^2+\mathrm{dz}+e}$

其中，N为电网基波周期采用点数，k为重复控制器超前拍数，Q为衰减系数，a,b,c,d,e均为常数。

所述的电流PI控制器的传递函数为：

$\mathrm{PI}\left(z\right)=K_P(1+\frac{K_{I}z}{z-1})$

其中，K_P为比例参数，K_I为积分参数。

本发明的发明目的是这样实现的：

本发明有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法，通过采集负载电流信号，并提取负载各次谐波信号，根据负载各次谐波信号，计算电流指令信号，再与采集的电网电压、有源电力滤波器的输入电流和直流侧电压构造调制信号，最终生成PWM开关信号来控制有源电力滤波器的开关管。这样能够实现有源电力滤波器的选择性谐波补偿和有源电力滤波器容量小于负载谐波时的容量限制运行，防止有源电力滤波器的过载运行，大大提高有源电力滤波器性能和其在复杂电网条件下的适应性，且本发明方法可采用C语言编程，在DSP芯片上实现，实施简易。

同时，本发明有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法还具有以下有益效果：

（1）、实时检测负载谐波电流和计算指令电流，提高有源电力滤波器整体动态响应速度；算法简单，可采用C语言编程，在DSP芯片上实现，简易实用。

（2）、实现有源电力滤波器选择性谐波补偿功能，在有源电力滤波器容量小于负载谐波需求情况下，限制有源电力滤波器各次谐波最大补偿容量和总补偿容量，防止有源电力滤波器过载运行。大大提高有源电力滤波器性能和其在复杂电网条件下的适应性。

附图说明

图1是本发明有源电力滤波器电路结构和控制框图；

图2是图1所示负载电流n次谐波信号提取示意图；

图3是图1所示有源电力滤波器n次谐波电流指令获取流程框图；

图4是图1所示有源电力滤波器谐波电流指令获取示意图；

图5是图1所示的调制信号构造流程示意图；

图6是本发明有源电力滤波器各次谐波限制输出电流仿真波形图；

图7是本发明有源电力滤波器各次谐波限制输出电流仿真频谱图；

图8是本发明有源电力滤波器不补偿第5次谐波仿真波形图；

图9是本发明有源电力滤波器不补偿第5次谐波仿真频谱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行描述，以便本领域的技术人员更好地理解本发明。需要特别提醒注意的是，在以下的描述中，当已知功能和设计的详细描述也许会淡化本发明的主要内容时，这些描述在这里将被忽略。

实施例

图1是本发明有源电力滤波器电路结构和控制框图。

图2是图1所示负载电流n次谐波信号提取示意图。

图3是图1所示有源电力滤波器n次谐波电流指令获取流程框图。

图4是图1所示有源电力滤波器谐波电流指令获取示意图。

图5是图1所示的调制信号构造流程示意图。

在本实施例中，如图1所示，本发明一种有源电力滤波器的谐波选择与容量限制控制方法，包括以下步骤：

1）、如图2所示，采集三相负载电流i_Lx,x＝a,b,c表示负载电流的三相，获取负载电流n次谐波信号i_Lnx，n＝1,2,…M,M表示谐波最高次数：

1.1）、计算第n次谐波带通滤波器输入量i_Lnx0：将负载电流i_Lx减去n次谐波带通滤波器输出总和再加上第n次谐波带通滤波器输出i_Lnx，得到第n次谐波带通滤波器输入量i_Lnx0：

$i_{\mathrm{Lnx}0}=i_{\mathrm{Lx}}-\underset{i=\mathrm{1,2,3},...}{{\stackrel{M}{\mathrm{\&Sigma;i}}}_{\mathrm{Lix}}}+i_{\mathrm{Lnx}};$

其中，i＝n表示检测的谐波次数，M表示检测的最高谐波次数；本实施实例中，i＝n=1,5,7,11,13,17,19,23,25，M=25。

1.2）、将步骤1.1）中得到的第n次谐波带通滤波器输入量i_Lnx0作为n次谐波带通滤波器输入，通过n次谐波带通滤波器BPF_n[*]，得负载电流n次谐波信号i_Lnx：

i_Lnx＝BPF_n[i_Lnx0]

其中，n次谐波带通滤波器BPF_n在Z域的表达式为：

${\mathrm{BPF}}_n\left(z\right)=\frac{K_{\mathrm{In}}(z-1)}{z^2-[2\cos \left(n\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}\right)-K_{\mathrm{In}}]z+1-K_{\mathrm{In}}}$

K_In表示第n次谐波带通滤波器积分系数，z表示Z域算子；本实施例中，K_In=0.05,n=1,5,7,11,13,17,19,23,25。

2）、如图3所示，根据负载电流n次谐波信号i_Lnx，计算有源电力滤波器n次谐波电流指令i_refnx：

2.1）、根据有源电力滤波器n次谐波最大补偿百分比C_n和有源电力滤波器剩余补偿容量百分比R_n，计算有源电力滤波器n次谐波补偿上限百分比DI_nmax：

${\mathrm{DI}}_{n\max }=\left\{\begin{array}{cc}{C}_n,& C_n\&GreaterEqual;R_n\\ R_n,& C_n<R_n\end{array}\right.;$

本实施实例，n=1,5,7,11,13,17,19,23,25；C₅=0.6,C₇=0.4,C₁₁=0.3,C₁₃=0.2,C₁₇=0.2,C₁₉=0.18,C₂₃=0.15,C₂₅=0.15；R_n初始值为1。

2.2）、根据步骤1.2）获取的负载电流n次谐波信号i_Lnx，计算负载电流n次谐波信号有效值百分比DI_Lnx：

${\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}=\sqrt{i_{\mathrm{Lnx}}^2+{\left(\mathrm{INT}\right[i_{\mathrm{Lnx}}\left]\right)}^2}/I_N;$

式中，I_N表示有源电力滤波器额定补偿电流，本实施例中I_N=450A，INT[*]表示积分器，其在Z域的表达式为：

$\mathrm{INT}\left(z\right)=\frac{K_{\mathrm{In}}(z+1)}{z-1};$

K_IIn表示第n次谐波积分器积分系数，z表示Z域算子。本实施实例，K_II5＝0.0614，K_II7＝0.0859，K_II11＝0.1350，K_II13＝0.1595，K_II17＝0.2086，K_II19＝0.2332K_II23＝0.2823，K_II25＝0.3068。

2.3）、根据获取的有源电力滤波器n次谐波补偿上限百分比DI_nmax和负载电流n次谐波信号有效值百分比DI_Lnx，计算新的有源电力滤波器剩余补偿容量百分比R_n和n次谐波电流指令i_refnx：

$R_n=\left\{\begin{array}{cc}{R}_n-{\mathrm{DI}}_{n\max },& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}\&GreaterEqual;{\mathrm{DI}}_{n\max }\\ R_n-{\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}},& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}<{\mathrm{DI}}_{n\max }\end{array}\right.;$

$i_{\mathrm{refnx}}=\left\{\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{Lnx}}\frac{{\mathrm{DI}}_{n\max }}{{\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}},& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}\&GreaterEqual;{\mathrm{DI}}_{n\max }\\ i_{\mathrm{Lnx}},& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}<{\mathrm{DI}}_{n\max }\end{array}\right..$

3）、如图4所示，根据n次谐波电流指令i_refnx，计算有源电力滤波器谐波电流指令i_refhx：将获取的有源电力滤波器n次谐波电流指令i_refnx进行累加求和，获得谐波电流指令i_refhx：

$i_{\mathrm{refhx}}=\underset{n=\mathrm{1,2,3},...}{{\stackrel{M}{\mathrm{\&Sigma;}}i}_{\mathrm{refnx}}}.$

本实施实例中n=1,5,7,11,13,17,19,23,25，M=25。

4）、采集电网电压u_gx、有源电力滤波器的输入电流i_cx和直流侧电压u_dc；

5）、构造调制信号：

5.1）、如图5所示，将所述的有源电力滤波器谐波电流指令i_refhx依次经Clarke变换、Park变换得到谐波电流指令dq分量；

对信号进行Clarke变换基于的Clarke变换矩阵如下：

$T_{\mathrm{\&alpha;\&beta;}}=\frac{2}{3}\&CenterDot;\left(\begin{array}{ccc}1& -1/2& -1/2\\ 0& \sqrt{3}/2& -\sqrt{3}/2\end{array}\right);$

对信号进行Park变换基于的Park变换矩阵如下：

$T\left(\mathrm{\&theta;}\right)=\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\&theta;}& \sin \mathrm{\&theta;}\\ -\sin \mathrm{\&theta;}& \cos \mathrm{\&theta;}\end{array}\right);$

5.2）、将所述的电网电压u_gx和有源电力滤波器的输入电流i_cx依次进行Clarke变换和Park变换得到电网电压dq分量和输出电流dq分量；

5.3）、将直流侧电压指令u_dcref与有源电力滤波器的直流侧电压u_dc相减得到直流侧误差信号，再将直流侧误差信号经电压PI控制器调节得到的输出量与谐波电流指令q轴分量相加得到电流指令q轴分量；同时将谐波电流指令d轴分量直接作为电流指令d轴分量；

其中，直流侧误差信号进行电压控制调节的过程为：将直流测电压u_dc与给定的直流电压指令叠加，得到的电压信号通过电压PI控制器调节后输出；所述的电压PI控制器的传递函数如下：

$\mathrm{PI}\left(z\right)=K_P(1+\frac{K_{I}z}{z-1})$

其中，K_P为比例参数，K_I为积分参数。本实施例中，直流电压指令为750V，K_P=2.0，K_I=0.0001。

5.4）、将电流指令dq分量与输出电流dq分量对应相减的到电流误差dq分量，使所述的电流误差dq分量分别经dq轴电流控制调节得到的输出量与电网电压dq分量相加得到电压指令dq分量；

其中，电流控制调节的过程为：将电流指令d轴分量减去补偿电流d轴分量，得到误差电流d轴分量，再将电流指令q轴分量减去补偿电流q轴分量，得到误差电流q轴分量，最后使误差电流的d轴分量和q轴分量分别经两个电流控制器调节后输出；而电流控制器由重复控制器和电流PI控制器组成，信号依次经过重复控制器和电流PI控制器；

所述的重复控制器的传递函数为：

$C\left(z\right)=\frac{z^{k-N}}{1-Q\&CenterDot;z^{-N}}\&CenterDot;\frac{{\mathrm{az}}^2+\mathrm{bz}+c}{z^2+\mathrm{dz}+e}$

其中，N为电网基波周期采用点数，k为重复控制器超前拍数，Q为衰减系数，a,b,c,d,e均为常数。本实施例中，N=256，k=5，Q=0.9，a=0.19930279，b=0.39860557，c=0.19930279，d=-0.33662075，e=0.13383189。

所述的电流PI控制器的传递函数如下：

$\mathrm{PI}\left(z\right)=K_P(1+\frac{K_{I}z}{z-1})$

其中，K_P为比例参数，K_I为积分参数。本实施例中，K_P=0.2，K_I=0.0001。

5.5）、使电压指令dq分量依次经Park反变换和Clarke反变换得到调制信号；

对信号进行Park反变换基于的Park反变换矩阵如下为：

${T\left(\mathrm{\&theta;}\right)}^{-1}=\left(\begin{array}{cc}\cos \mathrm{\&theta;}& -\sin \mathrm{\&theta;}\\ \sin \mathrm{\&theta;}& \cos \mathrm{\&theta;}\end{array}\right);$

对信号进行Clarke反变换基于的Clarke反变换矩阵如下为：

$T_{\mathrm{\&alpha;\&beta;}}^{-1}=\left(\begin{array}{cc}1& 0\\ -1/2& \sqrt{3}/2\\ -1/2& -\sqrt{3}/2\end{array}\right)$

6）将所述的调制信号与给定的三角载波信号进行比较，生成有源电力滤波器中开关管控制信号，所述开关管控制信号控制有源电力滤波器输出PWM电压，使有源电力滤波器输出PWM电压经过T型滤波器后，得到有源电力滤波器实际输出电流准确跟踪指令电流。

图6是本发明有源电力滤波器各次谐波限制输出电流仿真波形图。

图7是本发明有源电力滤波器各次谐波限制输出电流仿真频谱图。

如图6和图7所示，可以看出其中5次、7次、11次和13次负载谐波电流大于有源电力滤波器各次谐波最大补偿值，所以实际有源电力滤波器输出被限制在最大补偿值左右；17次，19次，23次和25次负载谐波电流小于有源电力滤波器各次谐波最大补偿值，所以实际有源电力滤波器输出跟踪负载谐波电流，验证了本发明限制有源电力滤波器各次谐波最大补偿输出的功能。

图8是本发明有源电力滤波器不补偿第5次谐波仿真波形图。

图9是本发明有源电力滤波器不补偿第5次谐波仿真频谱图。

如图8和图9所示，可以看出不补偿第5次谐波时，有源电力滤波器实际输出第5次谐波几乎为零，其余7次至25次谐波正常补偿，验证了本发明限制有源电力滤波器选择性谐波补偿功能。

尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (6)

1.一种有源电力滤波器的谐波选择与容量限制控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)、采集三相负载电流i_Lx,x＝a,b,c表示负载电流的三相，获取负载电流n次谐波信号i_Lnx，n＝1,2,…M,M表示谐波最高次数；

(2)、根据负载电流n次谐波信号i_Lnx，计算有源电力滤波器n次谐波电流指令i_refnx；

(3)、根据n次谐波电流指令i_refnx，计算有源电力滤波器谐波电流指令i_refhx；

(4)、采集电网电压u_gx、有源电力滤波器的输入电流i_cx和直流侧电压u_dc；

(5)、构造调制信号：

(5.1)、将所述的有源电力滤波器谐波电流指令i_refhx依次经Clarke变换、Park变换得到谐波电流指令dq分量；

(5.2)、将所述的电网电压u_gx和有源电力滤波器的输入电流i_cx依次进行Clarke变换和Park变换得到电网电压dq分量和输出电流dq分量；

(5.3)、将直流侧电压指令u_dcref与有源电力滤波器的直流侧电压u_dc相减得到直流侧误差信号，再将直流侧误差信号经电压PI控制器调节得到的输出量与谐波电流指令q轴分量相加得到电流指令q轴分量；同时将谐波电流指令d轴分量直接作为电流指令d轴分量；

(5.4)、将电流指令dq分量与输出电流dq分量对应相减的到电流误差dq分量，使所述的电流误差dq分量分别经dq轴电流控制调节得到的输出量与电网电压dq分量相加得到电压指令dq分量；

(5.5)、使电压指令dq分量依次经Park反变换和Clarke反变换得到调制信号；

(6)将所述的调制信号与给定的三角载波信号进行比较，生成有源电力滤波器中开关管控制信号，所述开关管控制信号控制有源电力滤波器输出PWM电压，使有源电力滤波器输出PWM电压经过T型滤波器后，得到有源电力滤波器实际输出电流准确跟踪指令电流；

其中，所述的步骤(1)中，获取负载电流n次谐波信号i_Lnx方法为：

1.1)、计算第n次谐波带通滤波器输入量i_Lnx0：将负载电流i_Lx减去n次谐波带通滤波器输出总和再加上第n次谐波带通滤波器输出i_Lnx，得到第n次谐波带通滤波器输入量i_Lnx0：

其中，表示检测的谐波次数，M表示检测的最高谐波次数；

1.2)、将步骤1.1)中得到的第n次谐波带通滤波器输入量i_Lnx0作为n次谐波带通滤波器输入，通过n次谐波带通滤波器BPF_n[*]，得负载电流n次谐波信号i_Lnx：

i_Lnx＝BPF_n[i_Lnx0]

其中，n次谐波带通滤波器BPF_n在Z域的表达式为：

${\mathrm{BPF}}_n\left(z\right)=\frac{K_{\mathrm{In}}(z-1)}{z^2-[2\cos \left(n\frac{2\mathrm{\&pi;}}{N}\right)-K_{\mathrm{In}}]z+1-K_{\mathrm{In}}}$

K_In表示第n次谐波带通滤波器积分系数，z表示Z域算子。

2.根据权利要求1所述的有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法，其特征在于，所述的步骤(2)中，获取有源电力滤波器各次谐波电流指令i_refnx方法为：

2.1)、根据有源电力滤波器n次谐波最大补偿百分比C_n和有源电力滤波器剩余补偿容量百分比R_n，计算有源电力滤波器n次谐波补偿上限百分比DI_nmax：

${\mathrm{DI}}_{n\max }=\left\{\begin{array}{cc}{C}_n,& C_n{\&GreaterEqual;R}_n\\ R_n,& C_n<R_n\end{array}\right.;$

2.2)、根据步骤1.2)获取的负载电流n次谐波信号i_Lnx，计算负载电流n次谐波信号有效值百分比DI_Lnx：

${\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}=\sqrt{i_{\mathrm{Lnx}}^2+{\left(\mathrm{INT}\right[i_{\mathrm{Lnx}}\left]\right)}^2}/I_N;$

式中，I_N表示有源电力滤波器额定补偿电流，INT[*]表示数字积分器，其在Z域的表达式为：

$\mathrm{INT}\left(z\right)=\frac{K_{\mathrm{In}}(z+1)}{z-1};$

2.3)、根据获取的有源电力滤波器n次谐波补偿上限百分比DI_nmax和负载电流n次谐波信号有效值百分比DI_Lnx，计算新的有源电力滤波器剩余补偿容量百分比R_n和n次谐波电流指令i_refnx：

$R_n=\left\{\begin{array}{cc}{R}_n-{\mathrm{DI}}_{n\max },& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}\&GreaterEqual;{\mathrm{DI}}_{n\max }\\ R_n-{\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}},& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}<{\mathrm{DI}}_{n\max }\end{array}\right.;$

$i_{\mathrm{refnx}}=\left\{\begin{array}{cc}{i}_{\mathrm{Lnx}}-\frac{{\mathrm{DI}}_{n\max }}{{\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}},& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}\&GreaterEqual;{\mathrm{DI}}_{n\max }\\ i_{\mathrm{Lnx}},& {\mathrm{DI}}_{\mathrm{Lnx}}<{\mathrm{DI}}_{n\max }\end{array}\right..$

3.根据权利要求1所述的有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法，其特征在于，所述的步骤(3)中，计算谐波电流指令i_refhx方法为：

将有源电力滤波器n次谐波电流指令i_refnx进行累加求和，获得谐波电流指令i_refhx：

$i_{\mathrm{refhx}}=\underset{n=\mathrm{1,2,3},...}{\overset{M}{\mathrm{\&Sigma;}}}{i}_{\mathrm{refnx}}$

其中，M表示检测的最高谐波次数。

4.根据权利要求1所述的有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法，其特征在于，所述的步骤(5.3)中，直流侧误差信号进行电压控制调节的过程为：将直流测电压u_dc与给定的直流电压指令叠加，得到的电压信号通过电压PI控制器调节后输出；所述的电压PI控制器的传递函数如下：

$\mathrm{PI}\left(z\right)=K_P(1+\frac{K_{I}z}{z-1})$

其中，K_P为比例参数，K_I为积分参数，z表示Z域算子。

5.根据权利要求1所述的有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法，其特征在于，所述的步骤(5.4)中，电流控制调节的过程为：将电流指令d轴分量减去补偿电流d轴分量，得到误差电流d轴分量，再将电流指令q轴分量减去补偿电流q轴分量，得到误差电流q轴分量，最后使误差电流的d轴分量和q轴分量分别经两个电流控制器调节后输出。

6.根据权利要求5所述的有源电力滤波器谐波选择与容量限制控制方法，其特征在于，所述的电流控制器由重复控制器和电流PI控制器组成，信号依次经过重复控制器和电流PI控制器；所述的重复控制器的传递函数为：

$C\left(z\right)=\frac{z^{k-N}}{1-Q\&CenterDot;z^{-N}}\&CenterDot;\frac{{\mathrm{az}}^2+\mathrm{bz}+c}{z^2+\mathrm{dz}+e}$

其中，N为电网基波周期采用点数，k为重复控制器超前拍数，Q为衰减系数，a,b,c,d,e均为常数，z表示Z域算子。

所述的电流PI控制器的传递函数为：

$\mathrm{PI}\left(z\right)=K_P(1+\frac{K_{I}z}{z-1})$

其中，K_P为比例参数，K_I为积分参数。