一種單相併聯型有源電力濾波器的滯環電流控制方法與流程
2023-11-01 11:38:23 2
本發明涉及電工類電力電子技術領域，特別是一種應用於單相併聯型有源電力濾波器的電流控制策略。
背景技術：
有源電力濾波器(Active Power Filter，簡稱APF)作為一種先進的諧波治理裝置，能夠有效抑制非線性負載諧波。在實際工程中，數字定時滯環電流控制方法由於具有動態響應速度快、控制系統魯棒性強、開關頻率固定以及實現簡單等優點而被廣泛應用於APF電流跟蹤控制。
傳統數字定時滯環電流控制方法的基本原理為：在固定頻率點採樣指令電流i*和APF輸出補償電流ic，計算電流誤差δ＝ic-i*，通過比較電流誤差δ與電流滯環限值來控制APF開關的通斷，從而將電流誤差控制在電流限值之內，完成APF輸出電流對指令電流的跟蹤控制。該方法的主要缺點是電流畸變相對較大，且電流誤差不固定，隨時鐘頻率和電流變化率的變化而波動。
技術實現要素：
發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種單相併聯型有源電力濾波器的滯環電流控制方法，用於克服傳統數字定時滯環電流控制方法的APF輸出電流紋波重、電流跟蹤誤差大等缺點。
技術方案：為實現上述目的，本發明採用的技術方案為：
一種單相併聯型有源電力濾波器的滯環電流控制方法，所述有源電力濾波器為由T1、T2、T3、T4共4個開關組成的H橋結構，其中T1、T2位於同一橋臂，T3、T4位於另一橋臂，T1、T3的連接點以及T2、T4的連接點分別作為有源電力濾波器的輸入端與直流側電壓Udc的正負兩端連接，T1、T2的連接點a以及T3、T4的連接點b分別作為有源電力濾波器的輸出端向交流側輸出補償電流ic；
定義開關函數Sa和Sb：Sa＝0代表開關T1關斷、開關T2開通；Sa＝1代表開關T1開通、開關T2關斷；Sb＝0代表開關T3關斷、開關T4開通；Sb＝1代表開關T3開通、開關T4關斷；
定義補償電流ic的符號：ic>0，表示補償電流ic的方向由有源電力濾波器流向交流電網；icIw/2時，判別有源電力濾波器的輸出補償電流ic的符號：
a)當ic>0，判別交流電網電壓us符號：若us>0，令開關函數Sa＝0，Sb＝0；若us≤0，令開關函數Sa＝0，Sb＝1；
b)當ic≤0，判別交流電網電壓us的符號：若us>0，令開關函數Sa＝1，Sb＝0；若us≤0，令開關函數Sa＝0，Sb＝0；
2)當電流誤差δ0，判別交流電網電壓us的符號：若us>0，令開關函數Sa＝1，Sb＝0；若us≤0，令開關函數Sa＝0，Sb＝0；
b)當ic≤0，判別交流電網電壓us的符號：若us>0，令開關函數Sa＝0，Sb＝0；若us≤0，令開關函數Sa＝0，Sb＝1；
3)當電流誤差-Iw/2≤δ≤Iw/2，令開關函數Sa、Sb保持不變；
上述方法中，Iw表示電流滯環限值，電流誤差δ＝ic-i*，這裡i*表示指令電流。
有益效果：
本發明提供的一種單相併聯型有源電力濾波器的滯環電流控制方法，相比於現有技術，具有以下優點：
第一，由於dic/dt＝(Uab-us)/L，L為網側連接電感，以δ>Iw/2，ic>0為例：1)當us>0，令有源電力濾波器的輸出端電壓Uab＝0，2)當us0.5A，判別APF輸出電流ic符號：
a)當ic>0，判別電網電壓us符號：
ⅰ)當us>0，開關函數Sa＝0，Sb＝0；
ⅱ)當us≤0，開關函數Sa＝0，Sb＝1；
a)當ic≤0，判別電網電壓us符號：
ⅰ)當us>0，開關函數Sa＝1，Sb＝0；
ⅱ)當us≤0，開關函數Sa＝0，Sb＝0；
2)當電流誤差δ0，判別電網電壓us符號：
ⅰ)當us>0，開關函數Sa＝1，Sb＝0；
ⅱ)當us≤0，開關函數Sa＝0，Sb＝0；
a)當ic≤0，判別電網電壓us符號：
ⅰ)當us>0，開關函數Sa＝0，Sb＝0；
ⅱ)當us≤0，開關函數Sa＝0，Sb＝1；
3)當電流誤差-Iw/2≤δ≤Iw/2，開關函數Sa，Sb保持不變。
將上述控制方法的單相APF開關函數的取值情況製成表1。
表1
項目實施中，實驗數據如圖2圖3。
1)根據圖2，上圖為採用傳統滯環電流控制方法的APF電流跟蹤控制波形圖，下圖為採用本發明新型滯環電流控制方法的APF電流跟蹤控制波形圖。其中，光滑正弦波為指令電流i*，鋸齒波為APF輸出的補償電流ic。可見，相比較於傳統方法，本發明方法下的APF輸出的補償電流ic紋波較小，電流跟蹤精度較高。
2)根據圖3，上圖為採用傳統滯環電流控制方法的單相併聯型APF輸出電壓波形，下圖為採用本發明新型滯環電流控制方法的APF輸出電壓波形。可見，本發明新型控制方法下的APF輸出電壓波形呈現單極性工作模式，即在電網電壓us的正、負半周期，單相APF左、右兩個橋臂的開關交替工作，極大降低了APF功率器件的開關損耗較小。該結論可由表2獲得。表2為本發明所述控制方法的單相APF開關函數的取值表2，由表1變換而來。
表2
以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出：對於本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護範圍。