CN108123446A - 一种新型船舶电网有源滤波器控制策略 - Google Patents

一种新型船舶电网有源滤波器控制策略 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种新型船舶电网有源滤波器控制策略，包括LCL滤波器、准PR比例调节器、有源电力滤波器主电路，其特征在于该控制策略采用PR准比例谐振调节器控制三相四线制LCL并联型有源电力滤波器的电流输出，使三相补偿电流输出实时跟踪船舶上负载引起的谐波电流。准PR比例调节器的带宽比理想PR调节器更大，这样可以有效地解决频率波动引起的误差。通过采用准PR比例谐振调节器控制输出补偿电流输出，在不平衡负载情况下无需正负序分解、易于实现，并且能够有效地解决频率波动带来的影响，实现高精度电流补偿。

Description

一种新型船舶电网有源滤波器控制策略
技术领域
本发明属于谐振抑制领域，尤其涉及一种采用PR准比例谐振调节器的三相四线制LCL并联型有源电力滤波器的控制策略。
背景技术
随着半导体器件和交流电动机调速技术的进步，电力推进系统在船舶上的应用迎来了一个高速发展时期。由于采用了大量的非线性装置，使船舶电网上的谐波污染和船舶电网电压不平衡性越来越严重。谐波污染降低了电网电能质量、使发电机产生附加损耗，直接影响了船舶电力推进系统运行的安全性、经济性与可靠性。
为解决船舶电网电压不平衡和谐波污染等问题，三相四线制 LCL 并联型有源电力滤波器得以应用，此种连接方式有源电力滤波器( APF) 具有直流电压利用率高、电容需求量低、能够为零序电流提供通路以及控制灵活等优点。传统的三相四线制并联型 APF 通常采用比例积分( proportional integral，PI) 调节器在d-q同步旋转坐标系下控制电流输出。但是 PI 调节器对外界扰动敏感，控制鲁棒性差。针对 PI 调节器不能有效抑制负序电流在正序同步旋转坐标系下产生的二倍基频脉动分量，有学者提出了在 abc三相静止坐标下的分相控制策略，并采用比例谐振( proportional resonant，PR) 调节器实现输出电压的无静差控制，但未考虑 abc 坐标系下第四桥臂中线电感带来的耦合。
发明内容
本发明就是针对上述问题，设计了一种新型船舶电网有源滤波器控制策略，该控制策略采用 PR 准比例谐振调节器控制三相四线制LCL并联型有源电力滤波器的电流输出，使三相补偿电流输出实时跟踪船舶上负载引起的谐波电流。准PR比例调节器的带宽比理想PR调节器更大，这样可以有效地解决频率波动引起的误差。
本发明采用的技术方案是，一种新型船舶电网有源滤波器控制策略，包括LCL滤波器、准 PR 比例调节器、有源电力滤波器主电路。
所述的 LCL滤波器，由APF侧滤波电感、网侧滤波电感和滤波电容组成，起到滤除高频谐波的作用。由于APF交流侧为三相三线制的接线方式，因此流过LCL滤波器的APF侧滤波电感、网侧滤波电感和滤波电容的三相电流和分别为零。
所述的准PR比例调节器，是在理想PR调节器进行改进的，其带宽相对理想PR调节器更宽，目的是降低对谐振频率波动的敏感度，改善控制效果。改进后的准 PR调节器在基波频率处已经失去了增益无限大的特点。
所述的有源电力滤波器主电路，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。
本发明的有益效果是，该新型船舶电网有源滤波器控制策略，该控制采用准PR比例谐振调节器控制输出补偿电流输出，在不平衡负载情况下无需正负序分解、易于实现，并且能够有效地解决频率波动带来的影响，实现高精度电流补偿。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图 1 是本发明电路原理框图。
具体实施方式
如图所示，本发明的新型船舶电网有源滤波器控制策略，包括LCL滤波器、准 PR比例调节器、有源电力滤波器主电路。
所述的 LCL滤波器，由APF侧滤波电感、网侧滤波电感和滤波电容组成，起到滤除高频谐波的作用。由于APF交流侧为三相三线制的接线方式，因此流过LCL滤波器的APF侧滤波电感、网侧滤波电感和滤波电容的三相电流和分别为零。其中APF侧电感 L1为 1.75mH，内阻R1为 0.15欧姆，网侧电感L2为 0.2mH，内阻R2为0.1欧姆，滤波电容为6μF。
所述的准PR比例调节器，是在理想PR调节器进行改进的，其带宽相对理想PR调节器更宽，目的是降低对谐振频率波动的敏感度，改善控制效果。改进后的准 PR调节器在基波频率处已经失去了增益无限大的特点。
所述的有源电力滤波器主电路，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿。APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。在本发明中，全控器件采用IGBT，驱动模块选用SKM200GB173D模块，其耐压等级为1700V。
以上关于本发明的具体描述，没有局限性，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型船舶电网有源滤波器控制策略，包括LCL滤波器、准 PR 比例调节器、有源电力滤波器主电路，其特征在于该控制策略采用 PR 准比例谐振调节器控制三相四线制LCL并联型有源电力滤波器的电流输出，使三相补偿电流输出实时跟踪船舶上负载引起的谐波电流；准PR比例调节器的带宽比理想PR调节器更大，这样可以有效地解决频率波动引起的误差。
2.根据权利要求 1所述的新型船舶电网有源滤波器控制策略，其特征在于，所述的LCL滤波器，由APF侧滤波电感、网侧滤波电感和滤波电容组成，起到滤除高频谐波的作用；由于APF交流侧为三相三线制的接线方式，因此流过LCL滤波器的APF侧滤波电感、网侧滤波电感和滤波电容的三相电流和分别为零。
3.根据权利要求 1所述的新型船舶电网有源滤波器控制策略，其特征在于，所述的准PR比例调节器，是在理想PR调节器进行改进的，其带宽相对理想PR调节器更宽，目的是降低对谐振频率波动的敏感度，改善控制效果；改进后的准 PR调节器在基波频率处已经失去了增益无限大的特点。
4.根据权利要求 1所述的新型船舶电网有源滤波器控制策略，其特征在于，所述的有源电力滤波器主电路，是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿；APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平衡。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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