CN104362632A - 基于ladrc的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统 - Google Patents

Abstract

一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，其特征在于它包括电压过零检测单元、电流检测信号调理电路单元、A/D模数转换电路单元、D/A数模转换电路单元、DSP单元、存储单元、门极驱动脉冲单元、电压基准电路单元；其工作方法包括：采集电流；DA模数转换；DSP处理补偿电流的控制量；AD数模转换输出其优越性在于：简单实用；高补偿精度；实时性好，执行速度快；兼容性强。

Description

基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统

(一)技术领域：

本发明涉及有源电力滤波器电流控制，属于逆变电流跟踪控制领域，是一种基于LADRC(linear active disturbance rejection control,LADRC——线性自抗扰控制器)的有源电力滤波器补偿电流控制系统。

(二)背景技术：

近年来，非线性负载的使用越来越普遍，谐波作为电能质量的标准之一越来越受到人们的重视。谐波治理手段的研发和应用越来越热门，受制于补偿容量和成本的考虑，工业现场目前主要使用的是无源滤波器，但是无源滤波器有可能造成电网的串并联谐振，给电网安全造成影响，采用综合检测、总体补偿的方式，有源滤波成为谐波的最有效的手段。由于有源电力滤波器补偿电流是一个快速变化的正弦量，要求有源电力滤波器能快速、准确的跟踪谐波电流补偿量，传统的PI控制很取得较好的快速性与准确性，究其原因是传统PI很难解决超调和快速性的矛盾。

考虑到工业现场负载存在三相不平衡情况，主要接线方式是三相四线制，发明针对并联有源电力滤波器的硬件结构，在其电流跟踪控制策略上采用线性自抗扰技术，并提出基于综合扰动估计的方法实现解耦控制，并设计了对应的硬件系统。

(三)发明内容：

本发明的目的在于提供一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，它可以客服上述背景技术中的不足，是一种可以实现电流信号同步、快速、准确、实时控制的系统，且运算速度快，精度高。

本发明的技术方案：一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，其特征在于它包括电压过零检测单元、电流检测信号调理电路单元、A/D模数转换电路单元、D/A数模转换电路单元、DSP单元、存储单元、门极驱动脉冲单元、电压基准电路单元；其中，所述三电平有源电力滤波器的开关器件为IGBT三相桥式电路；所述电流检测信号调理电路单元输入端采集电网中的三相负载电流和补偿电流信号，其输出端与A/D模数转换电路单元的输入端连接；所述A/D模数转换电路单元的输出端与主控DSP单元连接；所述主控DSP单元的输入端还与电压同步过零信号的产生电路单元的输出端连接，其输出端连接D/A数模转换电路单元的输入端；所述D/A数模转换电路单元的输入端采集电压基准电路单元的电压信号，其输出端与门极驱动脉冲单元的输入端连接；所述存储单元与主控单元呈双向连接；所述门极驱动脉冲单元的输出12路门极驱动信号分别与三电平有源电力滤波器中的IGBT的门极相连；所述电压过零检测单元通过PLL锁相环单元与DSP单元连接。

所述主控单元是28335 DSP芯片。

所述存储单元是SRAM静态随机存储器单元，采用CY7C199芯片。

所述A/D模数转换单元为MAX502芯片。

所述D/A数模转换单元为MX256芯片。

所述电压过零检测单元是由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管Z1、二极管Z2、二极管Z3、二极管Z4，运算放大器A1、变压器N1组成；所述电压信号通过变压器和变阻R1.电阻R1通过R2与运算放大器相连，所述均压中点电压作为输出模拟电压信号与主控单元的CAP3口相连。

所述电流检测信号调理电路单元是由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容器C1、稳压管Z1、稳压管Z2，运算放大器A2、运算放大器A3组成；所述运算放大器A2负向输入端经电阻R7与其输出端连接，且还通过电阻R6与电流传感器连接，其正向输入端通过电阻R8接地，且运算放大器A2的负向输入端还通过电阻R9与由电阻R10和电阻R11构成的补偿电压电路的中间点连接，所述运算放大器A2的输出端通过电阻R12与运算放大器A3的正向输入端相连；所述运算放大器A3负向输入端通过电阻R14与其输出端相连，同时通过电阻R13接地；所述运算放大器A3通过电阻R15与稳压管Z5和稳压管Z6组成的均压电路的中点相连接；电容器C1与电阻R17相互并联，同时并联于稳压管Z6两端，且一端与电阻R16连接，另一端接地；所述均压中点电压作为输出模拟电压信号经电阻R16模数转换电路的输入端连接。

一种基于LADRC方法的三电平有源电力滤波器电流控制系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

①分别采集电网中的补偿电流和非线性负载电流作为检测电流，经电流传感器，将电流信号转换为可以识别信号，通过与电源中工频信号对比，过滤工频非谐波电流，运用常用的瞬时无功功率理论，对总的谐波电流进行初步处理，同时将电流信号转换产生成电压模拟信号；

②将步骤①中的电压模拟信号经过所述DA模数转换单元，将其转换成原始的数字电压信号；

③在主控DSP单元中，利用DSP快速数据处理的优势，在DSP中编写LADRC变换算法作为DSP对输入谐波电流的处理算法，运用自抗扰技术对补偿电流进行跟踪控制，得到补偿电流的控制量；

④主控DSP单元将步骤③中得到补偿电流控制量信号传送给AD数模转换单元，将补偿电流的数字变量变成模拟量信号，AD数模转换单元与门极驱动脉冲单元相连，而门极驱动脉冲通过十二个触发器控制三个桥臂的IGBT管的通断实现电网补偿电流的输出。

所述步骤③中的电流跟踪控制方法由以下步骤构成：

(1)在DSP定义单桥臂开关函数如下

根据检测的电流信号得到下面拓扑结构的数学模型表达公式,u_sa，u_sb，u_sc为电网电压，u_dc为直流侧电压，i_ca，i_cb，i_cc为逆变器的三相补偿电流，i_cn为中线电流。i_cd，i_cq，i_c0为补偿电流变换后的电流量。L为输出等效电感，R为输出端等效电阻R_N为零线等效电阻。

$U_{\mathrm{sa}}=(S_a-1)U_{\mathrm{dc}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{ca}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{ca}}+R_N{i}_{\mathrm{CN}}$

$U_{\mathrm{sb}}=(S_b-1)U_{\mathrm{dc}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cb}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{cb}}+R_N{i}_{\mathrm{CN}},$

$U_{\mathrm{sc}}=(S_c-1)U_{\mathrm{dc}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cc}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{cc}}+R_N{i}_{\mathrm{CN}}$

通过DSP输入算法将上式进行a-b-c坐标系到d-q-0旋转坐标系的变换，最后得到运用LADRC算法的处理公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{dt}}={\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{cq}}+U_{\mathrm{sd}}-R\·i_{\mathrm{cd}}-U_{\mathrm{rd}}\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cq}}}{\mathrm{dt}}=-{\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{cd}}+U_{\mathrm{sq}}-R\·i_{\mathrm{cq}}-U_{\mathrm{rq}}\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{co}}}{\mathrm{dt}}=U_{s0}-U_{r0}-(R+{3R}_N)i_{c0}\end{array}\right.$

上式中w为电网频率角速度，u_rd，u_rqu_r0，为电网电压变换量，

(2)在DSP中定义ω_d′＝ωLi_cq+U_sd，ω_q′＝-ωLi_cd+U_sq，则算式变换为：

$\left\{\begin{array}{c}L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{dt}}={{\mathrm{\ω}}_d}^{\′}-R\·i_{\mathrm{cd}}-U_{\mathrm{rd}}\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cq}}}{\mathrm{dt}}={{\mathrm{\ω}}_q}^{\′}-R\·i_{\mathrm{cq}}-U_{\mathrm{rq}}\end{array}\right.$

该变换实际是运用LADRC的综合补偿理论实现了电流的解耦控制；

(3)设计基于LADRC的DSP控制算法

首先需要设计二阶LESO如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{z}}_1=z_2-{\mathrm{\β}}_1(z_1-i_{\mathrm{cq}})+b_0{U}_{\mathrm{rq}}\\ {\stackrel{\·}{z}}_2=-{\mathrm{\β}}_2(z_1-i_{\mathrm{cq}})\end{array}\right.$

其中观测器变量z₁跟踪i_cq信号，z₂跟踪所有不确定信号；

(4)设计LSEF，LADRC控制器，而一阶LADRC只观测系统输入信号的跟踪信号，所为只使用P环节，即：

U_rq0＝k_p(i_ref-z₁)

根据方程:，取控制量u_rq的扰动补偿量：

$U_{\mathrm{rq}}=\frac{({-z}_2+u_{\mathrm{cq}0})}{b_0}$

同理将该方法运用于d-q-0轴重点的q轴、0轴控制，最后将得到的控制量u_rq、u_rd、u_r0进行d-q-0反变换到abc坐标的变量。

本发明的工作原理：

(1)电压同步过零信号的产生电路单元的设计：将网侧线电压V_ab经过变压器降压后，再经过Rl与Cl构成的30°移相得到与电网相电压v_a同相位的信号v_sa，再通过由运放与R2、R4构成的过零比较电路产生一方波信号，该方波信号通过非门后，送入DSP的信号范围在O至+5V之间，通过Z1、Z2两个二极管构成的肖基特电路将信号分别接至0V与5v，然后送入DSP的CAP3口，CAP3口检测其下降沿作为与a相电压同步的过零信号。30°移相的作用主要是滤波，非门的作用是将输入的低电平与高电平不理想的方波信号转变为低电平为0V与高电平为5v的理想方波。

(2)电流检测信号调理电路单元如图3。由电流传感器送来的三相电流信号经过电阻R_l采样后转化为电压信号，然后经过由A2、A3等组成的电压偏移电路将双极性信号转化为单极性信号。DSP内部的A/D可同时对两个通道进行A/D转换，故三路电流信号需两次A/D才能完成，为了保持非线性负载电流在采样时间上的一致性，需将非线性负载电流送入外部多路同步采样保持电路。

(3)主控单元设计：采用28335 DSP，采集数字电压信号x(t),采集频率为2500Hz,由于DSP具有很强的数字处理计算能力,经过DSP对输入的信号进行运算处理,利用基于LADRC方法对信号电流信号进行分析，输出补偿电流信号。

(4)基于线性自抗扰控制的补偿电流跟踪策略：其控制框图如图4所示，向DSP中编写本发明核心的基于LADRC的补偿电流控制方法，算法流程已在工作方法中进行了描述，将算法流程转化成编程语言存入所述的存储单元闪存芯片，针对分解采集电流信号信号为i_a、i_b、i_c、i_ca、i_cb、i_cc送入DSP数据处理芯片，根据基于已描述的线性自抗扰电流控制策略，分别得到输出电流控制信号进入D/A模数转换单元后，进入门极驱动脉冲单元分别生成12路脉冲电位，分别控制v1，v2，v3，v4，v5，v6，v7，v8，v9，v10，v11，v1212个IGBT开关的通断，生成补偿电网谐波的补偿电流，达到消减电网谐波的目的，有效降低电网总谐波含量，起到良好的滤波效果。

静态存储单元是保存电流跟踪控制算法，装置保护程序的存储芯片，与DSP单元祈祷数据交换的作用。

电压基准电路主要是作为供电电源，向D/A模数转换单元和A/D数模转换单元提供稳定的5伏电源，提高信号转换的准确性。

本发明的优越性在于：①硬件装置简单、实用；②通过基于LADRC变换补偿电流控制实现高补偿精度；③实时性好，执行速度快使得指令周期缩短到25ns(40MHz)；④系统的兼容性强；⑤提高了有源电力的性能，提高电网电能质量。

(四)附图说明：

图1为本发明所涉一种基于自抗扰技术的有源电力滤波器系统的整体结构框图。

图2为本发明所涉一种基于自抗扰技术的有源电力滤波器系统的a相电压过零信号的产生电路的结构示意图。

图3为本发明所涉一种基于自抗扰技术的有源电力滤波器系统中电流检测信号调理电路单元结构示意图。

图4为本发明所涉一种基于自抗扰技术的有源电力滤波器系统的工作方法中基于LADRC的控制算法控制原理框图。

(五)具体实施方式：

实施例：一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统(见图1)，其特征在于它包括电压过零检测单元、电流检测信号调理电路单元、A/D模数转换电路单元、D/A数模转换电路单元、DSP单元、存储单元、门极驱动脉冲单元、电压基准电路单元；其中，所述三电平有源电力滤波器的开关器件为IGBT三相桥式电路；所述电流检测信号调理电路单元输入端采集电网中的三相负载电流和补偿电流信号，其输出端与A/D模数转换电路单元的输入端连接；所述A/D模数转换电路单元的输出端与主控DSP单元连接；所述主控DSP单元的输入端还与电压同步过零信号的产生电路单元的输出端连接，其输出端连接D/A数模转换电路单元的输入端；所述D/A数模转换电路单元的输入端采集电压基准电路单元的电压信号，其输出端与门极驱动脉冲单元的输入端连接；所述存储单元与主控单元呈双向连接；所述门极驱动脉冲单元的输出12路门极驱动信号分别与三电平有源电力滤波器中的IGBT的门极相连；所述电压过零检测单元通过PLL锁相环单元与DSP单元连接。

所述主控单元(见图1)是28335 DSP芯片。

所述存储单元是SRAM静态随机存储器单元，采用CY7C199芯片。

所述A/D模数转换单元为MAX502芯片。

所述D/A数模转换单元为MX256芯片。

所述电压过零检测单元(见图2)是由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管Z1、二极管Z2、二极管Z3、二极管Z4，运算放大器A1、变压器N1组成；所述电压信号通过变压器和变阻R1.电阻R1通过R2与运算放大器相连，所述均压中点电压作为输出模拟电压信号与主控单元的CAP3口相连。

所述电流检测信号调理电路单元(见图3)是由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容器C1、稳压管Z1、稳压管Z2，运算放大器A2、运算放大器A3组成；所述运算放大器A2负向输入端经电阻R7与其输出端连接，且还通过电阻R6与电流传感器连接，其正向输入端通过电阻R8接地，且运算放大器A2的负向输入端还通过电阻R9与由电阻R10和电阻R11构成的补偿电压电路的中间点连接，所述运算放大器A2的输出端通过电阻R12与运算放大器A3的正向输入端相连；所述运算放大器A3负向输入端通过电阻R14与其输出端相连，同时通过电阻R13接地；所述运算放大器A3通过电阻R15与稳压管Z5和稳压管Z6组成的均压电路的中点相连接；电容器C1与电阻R17相互并联，同时并联于稳压管Z6两端，且一端与电阻R16连接，另一端接地；所述均压中点电压作为输出模拟电压信号经电阻R16模数转换电路的输入端连接。

一种基于LADRC方法的三电平有源电力滤波器电流控制系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

①分别采集电网中的补偿电流和非线性负载电流作为检测电流，经电流传感器，将电流信号转换为可以识别信号，通过与电源中工频信号对比，过滤工频非谐波电流，运用常用的瞬时无功功率理论，对总的谐波电流进行初步处理，同时将电流信号转换产生成电压模拟信号；

②将步骤①中的电压模拟信号经过所述DA模数转换单元，将其转换成原始的数字电压信号；

③在主控DSP单元中，利用DSP快速数据处理的优势，在DSP中编写LADRC变换算法作为DSP对输入谐波电流的处理算法，运用自抗扰技术对补偿电流进行跟踪控制，得到补偿电流的控制量(见图4)；

④主控DSP单元将步骤③中得到补偿电流控制量信号传送给AD数模转换单元，将补偿电流的数字变量变成模拟量信号，AD数模转换单元与门极驱动脉冲单元相连，而门极驱动脉冲通过十二个触发器控制三个桥臂的IGBT管的通断实现电网补偿电流的输出。

所述步骤③中的电流跟踪控制方法由以下步骤构成：

(1)在DSP定义单桥臂开关函数如下

根据检测的电流信号得到下面拓扑结构的数学模型表达公式,u_sa，u_sb，u_sc为电网电压，u_dc为直流侧电压，i_ca，i_cb，i_cc为逆变器的三相补偿电流，i_cn为中线电流。i_cd，i_cq，i_c0为补偿电流变换后的电流量。L为输出等效电感，R为输出端等效电阻，R_N为零线等效电阻。

$U_{\mathrm{sa}}=(S_a-1)U_{\mathrm{dc}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{ca}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{ca}}+R_N{i}_{\mathrm{CN}}$

$U_{\mathrm{sb}}=(S_b-1)U_{\mathrm{dc}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cb}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{cb}}+R_N{i}_{\mathrm{CN}},$

$U_{\mathrm{sc}}=(S_c-1)U_{\mathrm{dc}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cc}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{cc}}+R_N{i}_{\mathrm{CN}}$

通过DSP输入算法将上式进行a-b-c坐标系到d-q-0旋转坐标系的变换，最后得到运用LADRC算法的处理公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{dt}}={\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{cq}}+U_{\mathrm{sd}}-R\·i_{\mathrm{cd}}-U_{\mathrm{rd}}\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cq}}}{\mathrm{dt}}=-{\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{cd}}+U_{\mathrm{sq}}-R\·i_{\mathrm{cq}}-U_{\mathrm{rq}}\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{co}}}{\mathrm{dt}}=U_{s0}-U_{r0}-(R+{3R}_N)i_{c0}\end{array}\right.$

上式中w为电网频率角速度，u_rd，u_rq，u_r0，为电网电压变换量，

(2)在DSP中定义ω_d′＝ωLi_cq+U_sd，ω_q′＝-ωLi_cd+U_sq，则算式变换为：

$\left\{\begin{array}{c}L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{dt}}={{\mathrm{\ω}}_d}^{\′}-R\·i_{\mathrm{cd}}-U_{\mathrm{rd}}\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cq}}}{\mathrm{dt}}={{\mathrm{\ω}}_q}^{\′}-R\·i_{\mathrm{cq}}-U_{\mathrm{rq}}\end{array}\right.$

该变换实际是运用LADRC的综合补偿理论实现了电流的解耦控制；

(3)设计基于LADRC的DSP控制算法

首先需要设计二阶LESO如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{z}}_1=z_2-{\mathrm{\β}}_1(z_1-i_{\mathrm{cq}})+b_0{U}_{\mathrm{rq}}\\ {\stackrel{\·}{z}}_2=-{\mathrm{\β}}_2(z_1-i_{\mathrm{cq}})\end{array}\right.$

其中观测器变量z₁跟踪i_cq信号，z₂跟踪所有不确定信号；

(4)设计LSEF，LADRC控制器，而一阶LADRC只观测系统输入信号的跟踪信号，所为只使用P环节，即：

U_rq0＝k_p(i_ref-z₁)

根据方程:，取控制量u_rq的扰动补偿量：

$U_{\mathrm{rq}}=\frac{({-z}_2+u_{\mathrm{cq}0})}{b_0}$

同理将该方法运用于d-q-0轴重点的q轴、0轴控制，最后将得到的控制量u_rq、u_rd、u_r0进行d-q-0反变换到abc坐标的变量。

Claims (9)

1.一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，其特征在于它包括电压过零检测单元、电流检测信号调理电路单元、A/D模数转换电路单元、D/A数模转换电路单元、DSP单元、存储单元、门极驱动脉冲单元、电压基准电路单元；其中，所述三电平有源电力滤波器的开关器件为IGBT三相桥式电路；所述电流检测信号调理电路单元输入端采集电网中的三相负载电流和补偿电流信号，其输出端与A/D模数转换电路单元的输入端连接；所述A/D模数转换电路单元的输出端与主控DSP单元连接；所述主控DSP单元的输入端还与电压同步过零信号的产生电路单元的输出端连接，其输出端连接D/A数模转换电路单元的输入端；所述D/A数模转换电路单元的输入端采集电压基准电路单元的电压信号，其输出端与门极驱动脉冲单元的输入端连接；所述存储单元与主控单元呈双向连接；所述门极驱动脉冲单元的输出12路门极驱动信号分别与三电平有源电力滤波器中的IGBT的门极相连；所述电压过零检测单元通过PLL锁相环单元与DSP单元连接。

2.根据权利要求1所述一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，其特征在于所述主控单元是28335DSP芯片。

3.根据权利要求1所述一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，其特征在于所述存储单元是SRAM静态随机存储器单元，采用CY7C199芯片。

4.根据权利要求1所述一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，其特征在于所述A/D模数转换单元为MAX502芯片。

5.根据权利要求1所述一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，其特征在于所述D/A数模转换单元为MX256芯片。

6.根据权利要求1所述一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，其特征在于所述电压过零检测单元是由电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、二极管Z1、二极管Z2、二极管Z3、二极管Z4，运算放大器A1、变压器N1组成；所述电压信号通过变压器和变阻R1.电阻R1通过R2与运算放大器相连，所述均压中点电压作为输出模拟电压信号与主控单元的CAP3口相连。

7.根据权利要求1所述一种基于LADRC的三电平有源电力滤波器补偿电流控制系统，其特征在于所述电流检测信号调理电路单元是由电阻R6、电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11、电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16、电阻R17、电容器C1、稳压管Z1、稳压管Z2，运算放大器A2、运算放大器A3组成；所述运算放大器A2负向输入端经电阻R7与其输出端连接，且还通过电阻R6与电流传感器连接，其正向输入端通过电阻R8接地，且运算放大器A2的负向输入端还通过电阻R9与由电阻R10和电阻R11构成的补偿电压电路的中间点连接，所述运算放大器A2的输出端通过电阻R12与运算放大器A3的正向输入端相连；所述运算放大器A3负向输入端通过电阻R14与其输出端相连，同时通过电阻R13接地；所述运算放大器A3通过电阻R15与稳压管Z5和稳压管Z6组成的均压电路的中点相连接；电容器C1与电阻R17相互并联，同时并联于稳压管Z6两端，且一端与电阻R16连接，另一端接地；所述均压中点电压作为输出模拟电压信号经电阻R16模数转换电路的输入端连接。

8.一种基于LADRC方法的三电平有源电力滤波器电流控制系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

①分别采集电网中的补偿电流和非线性负载电流作为检测电流，经电流传感器，将电流信号转换为可以识别信号，通过与电源中工频信号对比，过滤工频非谐波电流，运用常用的瞬时无功功率理论，对总的谐波电流进行初步处理，同时将电流信号转换产生成电压模拟信号；

②将步骤①中的电压模拟信号经过所述DA模数转换单元，将其转换成原始的数字电压信号；

③在主控DSP单元中，利用DSP快速数据处理的优势，在DSP中编写LADRC变换算法作为DSP对输入谐波电流的处理算法，运用自抗扰技术对补偿电流进行跟踪控制，得到补偿电流的控制量；

④主控DSP单元将步骤③中得到补偿电流控制量信号传送给AD数模转换单元，将补偿电流的数字变量变成模拟量信号，AD数模转换单元与门极驱动脉冲单元相连，而门极驱动脉冲通过十二个触发器控制三个桥臂的IGBT管的通断实现电网补偿电流的输出。

9.根据权利要求8所述一种基于LADRC方法的三电平有源电力滤波器电流控制系统的工作方法，其特征在于所述步骤③中的电流跟踪控制方法由以下步骤构成：

(1)在DSP定义单桥臂开关函数如下

根据检测的电流信号得到下面拓扑结构的数学模型表达公式,u_sa,u_sb,u_sc为电网电压，u_dc为直流侧电压，i_ca,i_cb,i_cc为逆变器的三相补偿电流，i_cn为中线电流。i_cd,i_cq,i_c0为补偿电流变换后的电流量。L为输出等效电感，R为输出端等效电阻，R_N为零线等效电阻。

$U_{\mathrm{sa}}=(S_a-1)U_{\mathrm{dc}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{ca}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{ca}}+R_N{i}_{\mathrm{CN}}$

$U_{\mathrm{sb}}=(S_b-1)U_{\mathrm{dc}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cb}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{cb}}+R_N{i}_{\mathrm{CN}},$

$U_{\mathrm{sc}}=(S_c-1)U_{\mathrm{dc}}+L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cc}}}{\mathrm{dt}}+{\mathrm{Ri}}_{\mathrm{cc}}+R_N{i}_{\mathrm{CN}}$

通过DSP输入算法将上式进行a-b-c坐标系到d-q-0旋转坐标系的变换，最后得到运用LADRC算法的处理公式如下：

$\left\{\begin{array}{c}L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{dt}}={\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{cq}}+U_{\mathrm{sd}}-R\·i_{\mathrm{cd}}-U_{\mathrm{rd}}\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cq}}}{\mathrm{dt}}=-{\mathrm{\ωLi}}_{\mathrm{cd}}+U_{\mathrm{sq}}-R\·i_{\mathrm{cq}}-U_{\mathrm{rq}}\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{co}}}{\mathrm{dt}}=U_{s0}-U_{r0}-(R+{3R}_N)i_{c0}\end{array}\right.$

上式中w为电网频率角速度，u_rd,u_rqu_r0,为电网电压变换量，

(2)在DSP中定义ω_d'＝ωLi_cq+U_sd，ω_q'＝-ωLi_cd+U_sq，则算式变换为：

$\left\{\begin{array}{c}L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cd}}}{\mathrm{dt}}={{\mathrm{\ω}}_d}^{\′}-R\·i_{\mathrm{cd}}-U_{\mathrm{rd}}\\ L\frac{{\mathrm{di}}_{\mathrm{cq}}}{\mathrm{dt}}={{\mathrm{\ω}}_q}^{\′}-R\·i_{\mathrm{cq}}-U_{\mathrm{rq}}\end{array}\right.$

该变换实际是运用LADRC的综合补偿理论实现了电流的解耦控制；

(3)设计基于LADRC的DSP控制算法

首先需要设计二阶LESO如下：

$\left\{\begin{array}{c}{\stackrel{\·}{z}}_1=z_2-{\mathrm{\β}}_1(z_1-i_{\mathrm{cq}})+b_0{U}_{\mathrm{rq}}\\ {\stackrel{\·}{z}}_2=-{\mathrm{\β}}_2(z_1-i_{\mathrm{cq}})\end{array}\right.$

其中观测器变量z₁跟踪i_cq信号，z₂跟踪所有不确定信号；

(4)设计LSEF，LADRC控制器，而一阶LADRC只观测系统输入信号的跟踪信号，所为只使用P环节，即：

U_rq0＝k_p(i_ref-z₁)

根据方程:，取控制量u_rq的扰动补偿量：

$U_{\mathrm{rq}}=\frac{(-z_2+u_{\mathrm{cq}0})}{b_0}$

同理将该方法运用于d-q-0轴重点的q轴、0轴控制，最后将得到的控制量u_rq、u_rd、u_r0进行d-q-0反变换到abc坐标的变量。