CN106655213A - 一种并联型有源电力滤波器的控制方法 - Google Patents

一种并联型有源电力滤波器的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN106655213A
CN106655213A CN201611213992.1A CN201611213992A CN106655213A CN 106655213 A CN106655213 A CN 106655213A CN 201611213992 A CN201611213992 A CN 201611213992A CN 106655213 A CN106655213 A CN 106655213A
Authority
CN
China
Prior art keywords
current
harmonic
control method
capacitor voltage
compensation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201611213992.1A
Other languages
English (en)
Inventor
宋建成
高云广
田飞燕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Technology filed Critical Taiyuan University of Technology
Priority to CN201611213992.1A priority Critical patent/CN106655213A/zh
Publication of CN106655213A publication Critical patent/CN106655213A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/20—Active power filtering [APF]

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种并联型有源电力滤波器的控制方法，该控制方法是将直流侧电容电压与谐波补偿电流进行分开控制，其中直流侧电容电压控制是在d‑q同步旋转坐标系下，采用直流电压外环PI控制和电流内环PI控制的双闭环控制方法，实现直流侧电容电压的稳定控制，并且在负载切换时减小电容电压的振荡；谐波电流跟踪控制是在d‑q同步旋转坐标系下，采用滑模控制器对谐波补偿电流进行调节，实现对谐波电流的跟踪控制。这种控制方法不仅能够保证系统的高稳态精度，而且还能够增强系统的抗扰动能力、提高系统动态响应速度。

Description

一种并联型有源电力滤波器的控制方法
技术领域
本发明涉及电力电子技术在电力系统中的应用，尤其是一种并联型有源电力滤波器的控制方法。
背景技术
由于非线性负载在电网中的广泛使用，导致大量的谐波注入到电网中，电网电能质量下降，各种电力设备无法正常工作，甚至引起设备损坏和事故发生。因此谐波治理技术的研究被广泛关注。有源电力滤波器作为一种动态谐波治理装置，能够有效抑制频率和幅值均变化的谐波电流，是谐波治理技术的发展方向。
有源电力滤波器正常工作时相当于一个谐波源，在补偿指令电流变化时，若要使APF发出的谐波电流能够快速精确地跟踪上指令电流的变化，关键在于电流跟踪控制算法的实时性和有效性。APF 常用的电流控制方法有滞环控制和PI控制，前者实现简单、动态响应好，但其开关频率不确定，控制比较困难；PI控制较为简单易行，但是在指令电流变化较大时补偿电流往往不能完全跟踪指令，导致系统稳态精度不高，动态性能差。
公开号为CN104410074A的专利《一种基于PI自适应的有源电力滤波器复合控制方法》在稳态时系统有良好的稳态精度，但是在负载切换过程中，由于重复控制具有一个基波周期的延时性，使得系统动态响应慢。
公开号为CN105429146A的专利《一种基于有源电力滤波器的SVPWM无差拍控制方法》该方法稳态精度高，动态响应快，但是其计算量较大，且依赖于精确的系统数学模型，当系统参数变化时，补偿效果不好。
公开号为CN102157941A的专利《基于简化模型的三相并联型有源电力滤波器滑模控制方法》将基波有功电流和谐波电流进行统一滑模控制，提高了系统的快速性和鲁棒性，但是在负载切换过程中，直流侧电压波动较大，降低了补偿精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种并联型有源电力滤波器的控制方法，该方法控制简单、动态响应快、并且具有很强鲁棒性，能够克服现有技术中存在的缺陷。
为实现以上目标，通过以下方案来实现：
一种并联型有源电力滤波器的控制方法，包括以下步骤：
（1）计算补偿电流的基波有功电流参考值
检测直流侧电容电压，并与其给定值做差，该误差由电压外环PI控制器进行调节，电压外环PI控制器的输出即为补偿电流的基波有功电流参考值；
（2）计算补偿电流的谐波电流参考值
检测负载侧电流，并采用基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法计算出负载电流中的谐波电流，即为补偿电流的谐波电流参考值；
（3）计算实际补偿的基波有功电流和谐波补偿电流
检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到调节直流侧电容电压的实际补偿的基波有功电流和实际补偿的谐波电流；
（4）计算误差并分别进行调节
将实际补偿的基波有功电流与补偿电流的基波有功电流参考值做差，并采用PI控制器对差值进行调节，输出调制直流侧电压的信号；将实际补偿的谐波电流与补偿电流的谐波电流参考值做差，并通过滑模控制器对误差进行调节；
（5）生成PWM控制信号
将滑模控制器的输出与调制直流侧电压的信号相加，得到目标PWM调制信号，经SPWM模块，得到PWM控制信号，实现直流侧电压稳定控制和谐波电流跟踪控制。
上述谐波电流跟踪控制具体包括以下步骤：
（1）检测有源电力滤波器支路电流，经dq变换得到实际补偿电流在d轴和q轴的分量；
（2）将实际补偿电流在d轴和q轴的分量，经过低通滤波器得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量；
（3）将实际补偿电流减去基波有功电流，得到实际补偿的谐波电流在d轴和q轴的分量；
（4）将实际补偿的谐波电流与补偿电流的谐波电流参考值做差，得到的误差经过一个滑模控制器进行调节，得到控制谐波电流的调制波，实现对谐波电流的跟踪控制。
上述直流侧电容电压控制方法具体包括以下步骤：
（1）检测直流侧电容电压，并与其给定值做差，该误差由电压外环PI控制器进行调节，电压外环PI控制器的输出作为补偿电流的基波有功电流参考值；
（2）检测有源电力滤波器支路电流，经dq变换得到实际补偿电流在d轴和q轴的分量；再经过低通滤波器滤除实际补偿的谐波电流得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量，其中d轴为有功分量，q轴为无功分量；将实际补偿的基波有功电流在d轴上的分量与补偿电流的基波有功电流参考值做差，q轴电流与目标值0做差，得到的误差值由电流内环PI控制器进行调节，该控制器的输出为控制直流侧电容电压的调制波；
（3）调制波经SPWM模块，得到PWM控制信号，实现对直流侧电容电压的稳定控制。
本发明解决了在负载切换过程中系统动态响应速度慢，直流侧电压波动大的问题，并且该方法对系统参数变化和外部干扰不敏感，具有很强鲁棒性。
附图说明
图1是本发明的并联型有源电力滤波器结构图。
图2是本发明的并联型有源电力滤波器的控制结构图。
具体实施方式
下面对具体实施方式作出进一步的说明。
实施一种并联型有源电力滤波器的控制方法，该控制方法是按下列步骤进行的：
（1）计算补偿电流的基波有功电流参考值
检测直流侧电容电压，并与其给定值做差，该误差由电压外环PI控制器进行调节，电压外环PI控制器的输出即为补偿电流的基波有功电流参考值；
（2）计算补偿电流的谐波电流参考值
检测负载侧电流，并采用基于瞬时无功功率理论的谐波电流检测方法计算出负载电流中的谐波电流，即为补偿电流的谐波电流参考值；
（3）计算实际补偿的基波有功电流和谐波补偿电流
检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到调节直流侧电容电压的实际补偿的基波有功电流和实际补偿的谐波电流；
（4）计算误差并分别进行调节
将实际补偿的基波有功电流与补偿电流的基波有功电流参考值做差，并采用PI控制器对差值进行调节，输出调制直流侧电压的信号；将实际补偿的谐波电流与补偿电流的谐波电流参考值做差，并通过滑模控制器对误差进行调节；
（5）生成PWM控制信号
将滑模控制器的输出与调制直流侧电压的信号相加，得到目标PWM调制信号，经SPWM模块，得到PWM控制信号，实现直流侧电压稳定控制和谐波电流跟踪控制。
在上述实施方案中，有源电力滤波器支路电流是实际补偿电流，实际补偿电流包括用于直流侧电压控制的基波有功电流和用于谐波补偿的谐波电流。
在上述实施方案中，谐波电流跟踪控制具体包括以下步骤：
（1）检测有源电力滤波器支路电流，经dq变换得到实际补偿电流在d轴和q轴的分量；
（2）将实际补偿电流在d轴和q轴的分量，经过低通滤波器得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量；
（3）将实际补偿电流减去基波有功电流，得到实际补偿的谐波电流在d轴和q轴的分量；
（4）将实际补偿的谐波电流与补偿电流的谐波电流参考值做差，得到的误差经过一个滑模控制器进行调节，得到控制谐波电流的调制波，实现对谐波电流的跟踪控制。
在上述实施方案中，直流侧电容电压的控制具体包括以下步骤：
（1）检测直流侧电容电压，并与其给定值做差，该误差由电压外环PI控制器进行调节，电压外环PI控制器的输出作为补偿电流的基波有功电流参考值；
（2）检测有源电力滤波器支路电流，经dq变换得到实际补偿电流在d轴和q轴的分量；再经过低通滤波器滤除实际补偿的谐波电流得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量，其中d轴为有功分量，q轴为无功分量；将实际补偿的基波有功电流在d轴上的分量与补偿电流的基波有功电流参考值做差，q轴电流与目标值0做差，得到的误差值由电流内环PI控制器进行调节，该控制器的输出为控制直流侧电容电压的调制波；
（3）调制波经SPWM模块，得到PWM控制信号，实现对直流侧电容电压的稳定控制。
下面结合附图，进一步详细描述本发明的具体实施方式。
三相并联型有源电力滤波器的结构如附图1所示，整个系统的控制框图如附图 2所示。将直流侧电容电压与谐波补偿电流进行分开控制，其中直流侧电容电压控制是在d-q同步旋转坐标系下，采用直流电压外环PI控制和电流内环PI控制的双闭环控制方法，实现直流侧电容电压的稳定控制，并且在负载切换时减小电容电压的振荡；谐波电流跟踪控制是在d-q同步旋转坐标系下，采用滑模控制器对谐波补偿电流进行调节，实现对谐波电流的跟踪控制。
直流侧电容电压控制方法具体包括以下步骤：
（1）检测网侧三相电压、和，通过锁相环获取网侧电压相位；
（2）检测直流侧电容电压，并与其给定值做差，该误差由电压外环PI控制器进行调节，电压外环PI控制器的输出作为补偿电流的基波有功电流参考值；
（3）检测有源电力滤波器支路电流、和，经dq变换得到实际补偿的电流在d轴和q轴的分量和；再经过低通滤波器LPF滤除实际补偿的谐波从而得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量和，其中d轴为有功分量，q轴为无功分量；将实际补偿的基波有功电流在d轴上的分量与补偿电流的基波有功电流参考值做差，q轴电流与目标值0做差，得到的误差值由电流内环PI控制器进行调节，该控制器的输出即为控制直流侧电容电压的调制波。
谐波电流检测方法具体包括以下步骤：
（1）检测负载电流、和，经dq变换得到负载电流在d轴和q轴的分量，经过低通滤波器LPF后，得到dq轴上的负载电流基波分量，再经过dq反变换得到负载电流基波分量在abc坐标系下的值；
（2）将检测到的负载电流、和减去负载电流基波分量在abc坐标系下的值，即得到负载电流中的谐波分量，即为理想补偿电流、和，经过dq变换后得到和。
谐波补偿电流的跟踪控制方法具体包括以下步骤：
（1）检测有源电力滤波器支路电流、和，经dq变换得到实际补偿的电流在d轴和q轴的分量和；
（2）将实际补偿的电流在d轴和q轴的分量，经过低通滤波器LPF得到实际补偿的基波有功电流在d轴和q轴的分量；
（3）将实际补偿的电流减去实际补偿的基波有功电流，得到实际补偿的谐波电流在d轴和q轴的分量和；
（4）将实际补偿的谐波电流和与补偿电流的谐波电流参考值和做差，得到的误差e经过一个滑模控制器进行调节，滑模控制器的输出即为控制谐波电流的调制波。
（5）滑模控制器的输出加上一个解耦环节和控制直流侧电容电压的调制波，即为控制总的调制信号，调制信号经SPWM模块，输出PWM控制信号，实现对谐波补偿电流和直流侧电容电压的控制。

Claims (5)

1.一种并联型有源电力滤波器的控制方法，所述控制方法是进行谐波补偿电流控制与直流侧电容电压控制，采用滑模解耦控制方法对谐波补偿电流进行控制，实现谐波电流的跟踪控制；采用双闭环控制方法对直流侧电容电压进行控制，实现直流侧电容电压的稳定控制；
所述直流侧电容电压的双闭环控制是检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到实际补偿电流中的基波有功电流，将实际补偿电流中的基波有功电流与基波有功电流参考值做差，并通过PI控制器对误差进行调节；
所述谐波补偿电流的滑模解耦控制是检测有源电力滤波器支路电流，通过该电流计算得到实际补偿电流中的谐波电流，将实际补偿的谐波电流与谐波电流参考值做差，并通过滑模控制器对误差进行调节。
2.根据权利要求1所述的控制方法，所述谐波补偿电流是从有源电力滤波器支路电流中去掉基波有功电流所得。
3.根据权利要求1所述的控制方法，所述基波有功电流是从有源电力滤波器支路电流中去掉谐波补偿电流所得。
4.根据权利要求1所述的控制方法，所述有源电力滤波器支路电流是谐波补偿电流与基波有功电流之和。
5.根据权利要求1所述的控制方法，所述基波有功电流参考值是直流侧电容电压参考值和实际测量值的差值经过 PI控制器调节后的输出值。
CN201611213992.1A 2016-12-26 2016-12-26 一种并联型有源电力滤波器的控制方法 Pending CN106655213A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611213992.1A CN106655213A (zh) 2016-12-26 2016-12-26 一种并联型有源电力滤波器的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611213992.1A CN106655213A (zh) 2016-12-26 2016-12-26 一种并联型有源电力滤波器的控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106655213A true CN106655213A (zh) 2017-05-10

Family

ID=58827809

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611213992.1A Pending CN106655213A (zh) 2016-12-26 2016-12-26 一种并联型有源电力滤波器的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106655213A (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107769209A (zh) * 2017-11-24 2018-03-06 深圳市海思瑞科电气技术有限公司 电感值和阻值不确定时有源电力滤波器的控制方法及控制电路
CN107863775A (zh) * 2017-11-29 2018-03-30 南京航空航天大学 一种适用于有源电力滤波器选择性谐波补偿的电流控制算法
CN111162563A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 重庆大学 一种具有强鲁棒性的电网电压快速锁相方法
CN112448697A (zh) * 2020-10-30 2021-03-05 合肥工业大学 一种基于量子粒子群算法的有源滤波器优化方法及系统
CN112684696A (zh) * 2020-12-14 2021-04-20 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种光伏发电系统内部pi控制器的稳态控制方法及装置
EP4123412A4 (en) * 2020-03-17 2023-04-05 Mitsubishi Electric Corporation POWER CONVERSION DEVICE

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102157941A (zh) * 2011-04-13 2011-08-17 中南大学 基于简化模型的三相并联型有源电力滤波器滑模控制方法
CN105958525A (zh) * 2015-12-16 2016-09-21 许昌学院 一种永磁风力发电系统的pwm并网逆变器控制方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102157941A (zh) * 2011-04-13 2011-08-17 中南大学 基于简化模型的三相并联型有源电力滤波器滑模控制方法
CN105958525A (zh) * 2015-12-16 2016-09-21 许昌学院 一种永磁风力发电系统的pwm并网逆变器控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SUNG-WOOK KANG ET AL.: "Sliding mode harmonic compensation strategy for power quality improvement of a grid-connected inverter under distorted grid condition", 《IET POWER ELECTRONICS》 *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107769209A (zh) * 2017-11-24 2018-03-06 深圳市海思瑞科电气技术有限公司 电感值和阻值不确定时有源电力滤波器的控制方法及控制电路
CN107769209B (zh) * 2017-11-24 2023-11-24 深圳市海思瑞科电气技术有限公司 电感值和阻值不确定时有源电力滤波器的控制方法及控制电路
CN107863775A (zh) * 2017-11-29 2018-03-30 南京航空航天大学 一种适用于有源电力滤波器选择性谐波补偿的电流控制算法
CN107863775B (zh) * 2017-11-29 2020-12-04 南京航空航天大学 一种适用于有源电力滤波器选择性谐波补偿的电流控制算法
CN111162563A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 重庆大学 一种具有强鲁棒性的电网电压快速锁相方法
EP4123412A4 (en) * 2020-03-17 2023-04-05 Mitsubishi Electric Corporation POWER CONVERSION DEVICE
CN112448697A (zh) * 2020-10-30 2021-03-05 合肥工业大学 一种基于量子粒子群算法的有源滤波器优化方法及系统
CN112684696A (zh) * 2020-12-14 2021-04-20 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种光伏发电系统内部pi控制器的稳态控制方法及装置
CN112684696B (zh) * 2020-12-14 2022-09-06 广西电网有限责任公司电力科学研究院 一种光伏发电系统内部pi控制器的稳态控制方法及装置

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106655213A (zh) 一种并联型有源电力滤波器的控制方法
CN109256803B (zh) 一种虚拟同步机孤岛运行灵敏度计算方法
CN108155651B (zh) 有源电力滤波器直流侧电压的改进滑模pi控制方法
CN102223100A (zh) 基于修正比例谐振调节器的三相并网逆变器控制方法
CN108039706B (zh) 一种有源电力滤波器抗饱和频率自适应谐振控制方法
CN107302219B (zh) 一种有源电力滤波器电网角度的闭环控制方法
CN112803816B (zh) 一种单相逆变器的控制方法、装置及单相逆变器
CN116094025A (zh) 一种含跟网型和构网型变流器功率系统暂态稳定分析方法
CN104410074A (zh) 一种基于pi自适应的有源电力滤波器复合控制方法
CN103997067B (zh) 基于滑模控制的逆变器输出电压稳态方法
Yongchang et al. Comparative study of model predictive current control and voltage oriented control for PWM rectifiers
CN106992548B (zh) 一种提高并网变换器稳定性的控制方法
CN112688338A (zh) 一种基于锁频环稳态线性卡尔曼滤波的upqc电能质量补偿控制方法
Wang et al. High power factor control of IPMSM drive system without electrolytic capacitor
CN113193605B (zh) 电压控制型新能源变流器的有功功率直接控制方法
CN112421664B (zh) 一种提高mmc互联变换器电流内环鲁棒性的方法
CN105870965B (zh) 不平衡电网电压条件下的并网逆变器控制方法
CN111756261B (zh) 一种pwm整流器控制方法和装置
CN114123328A (zh) 基于暂态能量流的虚拟同步发电机并网控制方法及系统
CN109378847B (zh) 一种微电网储能pcs控制系统和方法
Li et al. Composite Control Strategy of Output Current of LCL Photovoltaic Grid-Connected Inverter
Shuang et al. A feedback linearization based control strategy for VSC-HVDC transmission converters
Misra et al. Control of AC–DC grid side converter with single AC current sensor
CN110350570B (zh) 一种基于背靠背vsc-hvdc的全阶终端滑模控制方法
Abiri et al. A sensorless and simple controller for VSC based HVDC systems

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20170510

WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication