本發明專利技術公開一種三相四橋臂有源電力濾波器的直流側電壓控制方法。包括以下步驟：建立其在dq0坐標下狀態空間模型，用d軸控制量控制直流側電壓，q軸和0軸控制量控制交流輸出電流，選取q軸和0軸輸出電流以及直流側電壓為系統輸出；定義誤差向量，選擇滑模面，推出d軸電流指令值；將其與諧波檢測電路輸出相加，作為總的d軸參考電流；在滑模面中引入積分項以提高控制精度；電網電壓或負載不平衡時，增加兩個濾波器，一是濾除公共連接點電壓中2次諧波的陷波器，二是濾除直流側電壓測量值所含諧波的低通濾波器，使有源電力濾波器也能實現精確補償。解決常規PI控制效果不佳問題，還有響應快、魯棒性強、能解除外環對內環的不良影響等優點。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種電壓控制方法，具體的說，是涉及一種三相四橋臂有源電力濾波器的電壓控制方法。
技術介紹
三相四線制系統在工業和民用電力系統中廣泛應用，系統的主要負荷是功率不大的單相負荷，但由于數量越來越多，它們引起的諧波、中線電流和三相不平衡問題日益嚴重，造成各種事故。因此對三相四線制系統中的上述畸變進行補償具有重要的實際意義。有源電力濾波器(APF)是一種用于動態抑制諧波、補償無功功率的新型電力電子裝置，能對大小和頻率都變化的諧波及無功功率進行補償，它是治理諧波等電能質量問題的一種重要方式，能夠快速靈活地補償電力系統的各種畸變。適用于三相四線制系統的有源電力濾波器有多種拓撲結構，研究表明三相四橋臂結構因具備諸多優點而得到較為廣泛的應用。三相四橋臂APF通常采用雙環控制系統，即電壓外環和電流內環。電壓外環控制逆變器直流側電壓為設定的參考值，同時其輸出為電流內環提供電流參考值。所以外環電壓的穩定及良好的暫態性能是APF正常運行的基礎，電壓控制器的設計是APF裝置設計中的重要組成部分。外環電壓一股用比例積分(PI)控制器，這種控制策略存在著一些不足， 啟動和暫態過程所需的時間較長。另外，對于三相四線制系統，三相負載不平衡、大容量單相負載的大量使用、不對稱故障等多種原因都會造成電網電壓不平衡；即使電網電壓平衡， 非線性負載同樣會使電流含有零序分量。這就要求三相四橋臂APF不僅具備同時補償諧波、無功、負序、零序電流的能力，還應避免這些電流畸變分量對直流側控制器的影響，但目前還沒有一種控制方法能滿足上面所述的要求。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的是提供，它可以解決常規PI控制在控制效果上不佳的問題，還具有響應快、魯棒性較強、能解除外環對內環的不良影響等優點。本專利技術提供的，采用如下的技術方案1)電網電壓平衡時，為了簡化問題，忽略APF交流側電感的損耗和變流器自身產生的各種損耗，則交流側瞬時功率與直流側瞬時功率相等。據此建立三相四橋臂APF在dqO 坐標下的狀態空間模型i: = Ax + Bu，其中A和B為系數矩陣，χ為由dqO坐標下的3個補償電流i。d、icq> ico及APF直流側電壓ud。構成的狀態向量，u為dqO坐標下的控制向量。幻用d軸控制量控制直流側電壓ud。，q軸和0軸控制量控制交流輸出電流i。d、icq> i。o，選取q軸輸出電流、、0軸輸出電流U和直流側電壓ud。為系統輸出。3)定義誤差向量e = ，其中e3和％分別為直流側電壓ud。及其導數心的誤差。4)根據滑模控制理論，選擇滑模面S” S2, S3，其中S3 = θ3+βθ4 = 0，β大于0的常數，推出d軸電流的指令值C1。5)在dqO坐標下，APF的d軸補償電流i。d的直流分量代表基波正序有功電流，故去掉已推導出的C1中與q軸和0軸有關的量，得到新的d軸指令電流C11心占諧波檢測電路得出的Ch相加，作為總的d軸參考電流。6)為了進一步減小直流電壓靜差，在滑模面&中引入積分項。本專利技術還可以做以下改進電網電壓或負載不平衡時，對上述步驟設計的控制器進行修改，在原控制器基礎上增加兩個濾波器。一是為了濾除Kd中2次諧波的陷波器，陷波頻率取為IOOHz ；另一個是濾除直流側電壓ud。測量值所含諧波的低通濾波器，其截止頻率取為40Hz。與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于1)本專利技術繼承滑模控制的優點，電壓控制器具有響應快、魯棒性較強等特點。2)本專利技術不涉及復雜運算，易于用數字信號處理器實現，運算速度快。3)本專利技術可避免電網電壓或負載不平衡時APF直流側電流id。所含6、12、18等次的6的整數倍特征諧波和2、4、8、10等次的非特征次諧波對電壓控制器的輸出C11的影響。特別是避免電網電壓不平衡時所含的負序分量在d軸PCC電壓Kd中表現的2次諧波引起的C11 畸變。附圖說明圖1為并聯型三相四橋臂有源電力濾波器的拓撲結構。圖2為電網電壓和負載平衡時的直流側電壓控制框圖。圖3為電網電壓或負載不平衡時的直流側電壓控制框圖。具體實施例方式下面結合附圖對本專利技術專利做進一步說明，但并不構成對本專利技術的任何限制。實施例1圖1中Us為電網側電壓，LS、RS為電網電感和電阻，is為網側電流，k為負載電流， 8個電力電子開關構成三相四橋臂APF，L和Ln為接口電感，i。為APF輸出的補償電流，Kd 為公共連接點(PCC)電壓，C為直流側電容，ud。為直流側電壓。四橋臂APF是典型的多輸入多輸出耦合非線性系統，含有狀態變量和控制變量的乘積。為了簡化問題，忽略交流側電感的損耗和四橋臂變流器的自身損耗，則交流側瞬時功率與直流側瞬時功率相等，即權利要求1.，其特征在于，依次包括如下步驟1)電網電壓平衡時，忽略APF交流側電感的損耗和變流器自身產生的各種損耗，則交流側瞬時功率與直流側瞬時功率相等；據此建立三相四橋臂APF在dqO坐標下的狀態空間模型i =，其中A和B為系數矩陣，χ為由dqO坐標下的3個補償電流i^i^U及 APF直流側電壓ud。構成的狀態向量，u為dqO坐標下的控制向量；2)用d軸控制量控制直流側電壓ud。，q軸和0軸控制量控制交流輸出電流i。d、icq>ic0, 選取q軸輸出電流i。q、0軸輸出電流U和直流側電壓ud。為系統輸出；3)定義誤差向量e=[ei; e2, e3, ，其中％和％分別為直流側電壓ud。及其導數力d。 的誤差；4)根據滑模控制理論，選擇滑模面S1J2J3，其中S3= θ3+βθ4 = 0，β大于0的常數， 推出d軸電流的指令值C1;5)在dqO坐標下，APF的d軸補償電流i。d的直流分量代表基波正序有功電流，故去掉已推導出的C1中與q軸和0軸有關的量，得到新的d軸指令電流C11 ；C11與諧波檢測電路得出的Ch相加，作為總的d軸參考電流；6)在滑模面&中引入積分項。2.根據權利要求1所述的，其特征在于電網電壓或負載不平衡時，在原控制器基礎上增加兩個濾波器；一個是為了濾除Kd中2次諧波的陷波器，陷波頻率取為IOOHz ；另一個是濾除直流側電壓ud。測量值所含諧波的低通濾波器，其截止頻率取為40Hz。全文摘要本專利技術公開。包括以下步驟建立其在dq0坐標下狀態空間模型，用d軸控制量控制直流側電壓，q軸和0軸控制量控制交流輸出電流，選取q軸和0軸輸出電流以及直流側電壓為系統輸出；定義誤差向量，選擇滑模面，推出d軸電流指令值；將其與諧波檢測電路輸出相加，作為總的d軸參考電流；在滑模面中引入積分項以提高控制精度；電網電壓或負載不平衡時，增加兩個濾波器，一是濾除公共連接點電壓中2次諧波的陷波器，二是濾除直流側電壓測量值所含諧波的低通濾波器，使有源電力濾波器也能實現精確補償。解決常規PI控制效果不佳問題，還有響應快、魯棒性強、能解除外環對內環的不良影響等優點。文檔編號H02J3/01GK102280888SQ201110197580公開日2011年12月14日 申請日期2011年7月14日 優先權日2011年7月14日專利技術者張 杰, 王佳慶, 王曉剛, 王清 申請人:廣州大學本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種三相四橋臂有源電力濾波器的直流側電壓控制方法，其特征在于，依次包括如下步驟：１）電網電壓平衡時，忽略ＡＰＦ交流側電感的損耗和變流器自身產生的各種損耗，則交流側瞬時功率與直流側瞬時功率相等；據此建立三相四橋臂ＡＰＦ在ｄｑ０坐標下的狀態空間模型其中Ａ和Ｂ為系數矩陣，ｘ為由ｄｑ０坐標下的３個補償電流ｉｃｄ、ｉｃｑ、ｉｃ０及ＡＰＦ直流側電壓ｕｄｃ構成的狀態向量，ｕ為ｄｑ０坐標下的控制向量；２）用ｄ軸控制量控制直流側電壓ｕｄｃ，ｑ軸和０軸控制量控制交流輸出電流ｉｃｄ、ｉｃｑ、ｉｃ０，選取ｑ軸輸出電流ｉｃｑ、０軸輸出電流ｉｃ０和直流側電壓ｕｄｃ為系統輸出；３）定義誤差向量ｅ＝［ｅ１，ｅ２，ｅ３，ｅ４］，其中ｅ３和ｅ４分別為直流側電壓ｕｄｃ及其導數的誤差；４）根據滑模控制理論，選擇滑模面Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３，其中Ｓ３＝ｅ３＋βｅ４＝０，β大于０的常數，推出ｄ軸電流的指令值５）在ｄｑ０坐標下，ＡＰＦ的ｄ軸補償電流ｉｃｄ的直流分量代表基波正序有功電流，故去掉已推導出的中與ｑ軸和０軸有關的量，得到新的ｄ軸指令電流與諧波檢測電路得出的相加，作為總的ｄ軸參考電流；６）在滑模面Ｓ３中引入積分項。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：王曉剛，張杰，王清，王佳慶，
申請(專利權)人：廣州大學，
類型：發明
國別省市：81
還沒有人留言評論。發表了對其他瀏覽者有用的留言會獲得科技券。