CN106602558A - 一种并联型有源滤波器控制系统 - Google Patents

一种并联型有源滤波器控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并联型有源滤波器控制系统，由非线性负载模块、PWM控制电路和驱动电路组成；所述非线性负载模块的输出端通过电流检测模块与PWM控制电路的输入端相连接，所述PWM控制电路的输出端通过驱动电路与电压源逆变器相连接，所述电流检测模块根据非线性负载电流和锁相环输出完成系统谐波电流分量的计算，通过谐波检测和VSI模块的反馈，生成6路驱动脉冲信号，控制VSI输出电流实时跟踪补偿负载谐波电流，同时保持VSI直流电压稳定，在系统传递函数的前向通道和反馈回路上增加带通滤波器，以实现对谐振峰的良好抑制，既保证了系统动态响应特性，又提高了系统的稳定性。

Description

一种并联型有源滤波器控制系统
技术领域
本发明涉及滤波器技术领域，具体为一种并联型有源滤波器控制系统。
背景技术
近年来，随着电力系统中各类非线性负荷的大量投入，电能质量的问题正日益加剧。有源电力滤波器作为治理谐波污染、改善电能质量最有效的方式之一，逐渐成为电力电子学科的一个研究热点。其滤波效果很大程度上取决于跟踪性能，目前基于电压源变流拓扑的有源电力滤波器跟踪控制主要有三角波电流和电流滞环控制两种方式。前者将电流偏差信号经由PI调节后与高频三角载波进行实时比较，虽然可以获得恒定的开关频率，装置安全可靠性较高，但由于线性电流控制存在频带宽度限制等诸多问题，难于满足谐波电流快速补偿的要求。电流滞环控制是一种瞬态反馈系统，精度高、响应快，且鲁棒性强，可以获得较好的跟踪性能，但开关频率波动较大，输出滤波设计困难。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种并联型有源滤波器控制系统，有源电力滤波器是一种可有效补偿电网中的谐波及无功电流的新型电力电子装置，而有源电力滤波器中的电流检测过程将直接影响其补偿性能，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种并联型有源滤波器控制系统，由非线性负载模块、PWM控制电路和驱动电路组成；所述非线性负载模块的输出端通过电流检测模块与PWM控制电路的输入端相连接，所述PWM控制电路的输出端通过驱动电路与电压源逆变器相连接，所述电压源逆变器的输入端还连接有系统电源，所述系统电源的输出端还连接有高通滤波器；
所述PWM控制电路由电压—脉宽转换器和开关功率放大器组成，电压一脉宽转换器的核心是运算放大器，运算放大器的输入信号有调制信号、负偏置电压、控制电压信号。
所述电流检测模块根据非线性负载电流和锁相环输出完成系统谐波电流分量的计算，通过谐波检测和VSI模块的反馈，生成6路驱动脉冲信号，控制VSI输出电流实时跟踪补偿负载谐波电流，同时保持VSI直流电压稳定。
作为本发明一种优选的技术方案，所述非线性负载模块包括负载支路和滤波支路，所述负载支路和滤波支路以并联方式连接在系统电源的两端，且在系统电源的外部还串接有电网支路。
作为本发明一种优选的技术方案，所述驱动电路位于主电路和控制电路之间，且驱动电流设置在20-40毫安，在驱动电路的内部还设置有放大控制电路。
作为本发明一种优选的技术方案，所述电压源逆变器的输出电流等于非线性负载电流的谐波分量，且采用三组电压源逆变器补偿系统电流。
作为本发明一种优选的技术方案，所述滤波支路采用LCL滤波器，在高次谐波下的单相等效电路中计算谐振频率。
作为本发明一种优选的技术方案，所述系统电源的输出端通过电源阻抗与高通滤波器和电压源逆变器相连接，采用多路电流分别控制的方式减小电流效应。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该并联型有源滤波器控制系统，根据带通滤波器在控制系统中的不同位置，可以分成调制波带通滤波、反馈电流带通滤波和PIR调节器3种有源阻尼方案，都可以实现对系统谐振峰的抑制，其中调制波带通和PIR控制器在前向通道上加入阻尼控制，由于能够实现谐振峰处零极点对消，对系统的稳定控制要优于反馈电流带通，还在系统传递函数的前向通道和反馈回路上增加带通滤波器，以实现对谐振峰的良好抑制，既保证了系统动态响应特性，又提高了系统的稳定性。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明有源滤波器结构示意图；
图3为本发明三相逆变器主电路图；
图4为本发明电流并联检测模块电路图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1至图4，本发明提供一种技术方案：一种并联型有源滤波器控制系统，由非线性负载模块、PWM控制电路和驱动电路组成；所述非线性负载模块的输出端通过电流检测模块与PWM控制电路的输入端相连接，所述PWM控制电路的输出端通过驱动电路与电压源逆变器相连接，所述电压源逆变器的输出电流等于非线性负载电流的谐波分量，且采用三组电压源逆变器补偿系统电流，所述驱动电路位于主电路和控制电路之间，且驱动电流设置在20-40毫安，在驱动电路的内部还设置有放大控制电路，所述电压源逆变器的输入端还连接有系统电源，所述系统电源的输出端还连接有高通滤波器，所述系统电源的输出端通过电源阻抗与高通滤波器和电压源逆变器相连接，采用多路电流分别控制的方式减小电流效应；
所述PWM控制电路由电压—脉宽转换器和开关功率放大器组成，电压一脉宽转换器的核心是运算放大器，运算放大器的输入信号有调制信号、负偏置电压、控制电压信号。
所述电流检测模块根据非线性负载电流和锁相环输出完成系统谐波电流分量的计算，通过谐波检测和VSI模块的反馈，生成6路驱动脉冲信号，控制VSI输出电流实时跟踪补偿负载谐波电流，同时保持VSI直流电压稳定，所述非线性负载模块包括负载支路和滤波支路，所述负载支路和滤波支路以并联方式连接在系统电源的两端，且在系统电源的外部还串接有电网支路，所述滤波支路采用LCL滤波器，在高次谐波下的单相等效电路中计算谐振频率。
本发明的工作原理：该并联型有源滤波器控制系统，根据带通滤波器在控制系统中的不同位置，可以分成调制波带通滤波、反馈电流带通滤波和PIR调节器3种有源阻尼方案，都可以实现对系统谐振峰的抑制，其中调制波带通和PIR控制器在前向通道上加入阻尼控制，由于能够实现谐振峰处零极点对消，对系统的稳定控制要优于反馈电流带通，还在系统传递函数的前向通道和反馈回路上增加带通滤波器，以实现对谐振峰的良好抑制，既保证了系统动态响应特性，又提高了系统的稳定性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种并联型有源滤波器控制系统，其特征在于，由非线性负载模块、PWM控制电路和驱动电路组成；所述非线性负载模块的输出端通过电流检测模块与PWM控制电路的输入端相连接，所述PWM控制电路的输出端通过驱动电路与电压源逆变器相连接，所述电压源逆变器的输入端还连接有系统电源，所述系统电源的输出端还连接有高通滤波器；
所述PWM控制电路由电压—脉宽转换器和开关功率放大器组成，电压一脉宽转换器的核心是运算放大器，运算放大器的输入信号有调制信号、负偏置电压、控制电压信号。
2.所述电流检测模块根据非线性负载电流和锁相环输出完成系统谐波电流分量的计算，通过谐波检测和VSI模块的反馈，生成6路驱动脉冲信号，控制VSI输出电流实时跟踪补偿负载谐波电流，同时保持VSI直流电压稳定。
3.根据权利要求1所述的一种并联型有源滤波器控制系统，其特征在于，所述非线性负载模块包括负载支路和滤波支路，所述负载支路和滤波支路以并联方式连接在系统电源的两端，且在系统电源的外部还串接有电网支路。
4.根据权利要求1所述的一种并联型有源滤波器控制系统，其特征在于，所述驱动电路位于主电路和控制电路之间，且驱动电流设置在20-40毫安，在驱动电路的内部还设置有放大控制电路。
5.根据权利要求1所述的一种并联型有源滤波器控制系统，其特征在于，所述电压源逆变器的输出电流等于非线性负载电流的谐波分量，且采用三组电压源逆变器补偿系统电流。
6.根据权利要求2所述的一种并联型有源滤波器控制系统，其特征在于，所述滤波支路采用LCL滤波器，在高次谐波下的单相等效电路中计算谐振频率。
7.根据权利要求1所述的一种并联型有源滤波器控制系统，其特征在于，所述系统电源的输出端通过电源阻抗与高通滤波器和电压源逆变器相连接，采用多路电流分别控制的方式减小电流效应。
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