專利名稱：有源電力濾波器的反饋線性化雙滯環(huán)復(fù)合控制器實(shí)現(xiàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有源電力濾波器的反饋線性化雙滯環(huán)復(fù)合控制方法，具體是一種有源電力濾波器的反饋線性化雙滯環(huán)復(fù)合控制器及其實(shí)現(xiàn)。
背景技術(shù)：
隨著電力電子裝置日益廣泛的應(yīng)用，電網(wǎng)負(fù)載也日趨復(fù)雜。電力負(fù)載的非線性、沖擊性和不平衡的用電特性，使電網(wǎng)中的諧波污染日趨嚴(yán)重，同時(shí)也給電網(wǎng)帶來了額外的無功負(fù)擔(dān)。理想的公用電網(wǎng)所提供的電壓應(yīng)該是工頻基波電壓。諧波電壓和諧波電流的出現(xiàn)，對公用電網(wǎng)是一種污染，它使用電設(shè)備所處的環(huán)境惡化，也給周圍的通信系統(tǒng)和公用電網(wǎng)以外的設(shè)備帶來危害。伴隨著信息時(shí)代對電能質(zhì)量的要求越來越高，對電力系統(tǒng)的諧波、 無功電流進(jìn)行濾波和補(bǔ)償，已成為電力系統(tǒng)領(lǐng)域所面臨的一個(gè)重大課題，受到國內(nèi)外越來越多的關(guān)注。利用有源電力濾波器進(jìn)行諧波和無功補(bǔ)償，是今后的一個(gè)發(fā)展趨勢。有源電力濾波器是一種動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無功的電力電子裝置，它能對頻率和大小都發(fā)生變化的諧波和無功進(jìn)行補(bǔ)償。有源電力濾波器主電路逆變器的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是有源濾波器的關(guān)鍵技術(shù)之一，目前常用于有源濾波器的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)主要有兩類，即滯環(huán)跟蹤控制和三角波比較控制。滯環(huán)跟蹤控制精度較高且響應(yīng)快，但開關(guān)頻率不穩(wěn)定，容易引起脈沖電流和開關(guān)噪聲；三角波比較控制開關(guān)頻率恒定，裝置安全性高，但響應(yīng)較慢，精度較低。此外， 無差拍控制策略具有數(shù)學(xué)推導(dǎo)嚴(yán)密、跟蹤無過沖、動(dòng)態(tài)性能好等優(yōu)點(diǎn)，但是在負(fù)荷擾動(dòng)和非線性負(fù)荷下控制效果不好。單周控制作為一種非線性控制方法，它同時(shí)具有調(diào)制和控制的雙重性，但需要快速復(fù)位的積分電路，且對負(fù)載擾動(dòng)的抑制能力差。同時(shí)，上述各種控制方法都沒能解決有源電力濾波器系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的非線性及參數(shù)耦合問題。鄧衛(wèi)華等人在《中國電機(jī)工程學(xué)報(bào)》，25卷7號，2005年發(fā)表的“三相電壓型PWM整流器狀態(tài)反饋精確線性化解耦控制研究”，該文將基于精確反饋線性化的非線性控制設(shè)計(jì)方法成功應(yīng)用到三相PWM整流器的精確控制上，實(shí)例證明反饋線性化方法運(yùn)用到控制策略中的可行性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種有源電力濾波器的反饋線性化雙滯環(huán)復(fù)合控制器實(shí)現(xiàn)方法，其目的是可以實(shí)現(xiàn)并聯(lián)型有源電力濾波器系統(tǒng)在 d - 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下數(shù)學(xué)模型的線性化及變量的解耦，采用基于空間矢量的雙滯環(huán)脈寬調(diào)制方法產(chǎn)生開關(guān)管的觸發(fā)脈沖，使有源濾波器系統(tǒng)在負(fù)載參數(shù)發(fā)生擾動(dòng)或突變的情況下， 仍可以實(shí)現(xiàn)對諧波電流的快速跟蹤和對直流側(cè)電容電壓的精確控制，并能有效降低逆變器的開關(guān)頻率。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括以下步驟
(I)建立在d 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下并聯(lián)有源電力濾波器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為
權(quán)利要求
1.一種有源電力濾波器的反饋線性化雙滯環(huán)復(fù)合控制器實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于包括如下步驟(1)建立在i^旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下并聯(lián)有源電力濾波器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型為Lc = + Ar 一 vdc^M + Vd'Ar — = -- — LcOid vicdM +、，c^=ds/d+d I dih為有源濾波器主電路交流側(cè)輸入電感，馬為交流側(cè)輸入電阻t為直流側(cè)電容，是直流側(cè)電壓，OJ為基波角頻率，dnd、dnq為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的主電路開關(guān)函數(shù)控制量Vg 為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下電網(wǎng)與有源濾波器主電路交流側(cè)連接點(diǎn)處的電壓 ’“、矣為旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下有源濾波器注入電網(wǎng)的補(bǔ)償電流；(2)先用一個(gè)鎖相環(huán)和一個(gè)正、余弦發(fā)生電路得到與電源電壓同相位的正弦信號和對應(yīng)的余弦信號，將這兩個(gè)信號與三相負(fù)載電流y—齊計(jì)算出電流分量&、,再經(jīng)低通濾波器得出Ip、\的直流分量，然后計(jì)算出三相基波電流，將三相負(fù)載電流&、&、& 減去三相基波電流即得到諧波電流參考值<、<、h*,最后將諧波電流參考值<、<、^經(jīng)過abc/dq坐標(biāo)變換得到在j - /旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的補(bǔ)償電流的參考值和< ；(3)將步驟(I)所述模型解耦成偽線性系統(tǒng)，采用變結(jié)構(gòu)PI控制方法對誤差電流的變結(jié)構(gòu)PI控制器調(diào)節(jié)得到偽線性系統(tǒng)的反饋控制變量；(4)將所述dnq作為模型的輸入變量，由確定主電路交流側(cè)參考電壓矢量和誤差電流矢量Ai及這兩個(gè)矢量所在的空間區(qū)域；根據(jù)《和Ai所在的空間區(qū)域，選擇輸出電壓空間矢量&的雙滯環(huán)脈寬調(diào)制方法以控制u的變化率，對主電路開關(guān)管通斷進(jìn)行控制；當(dāng)&處于內(nèi)外環(huán)之間時(shí)，％對應(yīng)的具有與^萬向相反的最小分量；當(dāng)Ai處于內(nèi)環(huán)內(nèi)部時(shí)，保持Ot不變；當(dāng)&超出外環(huán)時(shí)，G對應(yīng)的"^^4具有與Ai方向相反的最大分量；(5)采用DSP芯片，通過硬件設(shè)置和軟件編程，實(shí)現(xiàn)有源電力濾波器的反饋線性化雙滯環(huán)復(fù)合控制器。
全文摘要
本發(fā)明公開一種有源電力濾波器的反饋線性化雙滯環(huán)復(fù)合控制器實(shí)現(xiàn)方法，建立在-旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下并聯(lián)有源電力濾波器系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，計(jì)算補(bǔ)償電流的參考值，將模型解耦成偽線性系統(tǒng)，將主電路開關(guān)函數(shù)控制量作為模型的輸入變量，由主電路開關(guān)函數(shù)控制量確定主電路交流側(cè)參考電壓矢量和誤差電流矢量及這兩個(gè)矢量所在的空間區(qū)域，選擇輸出電壓空間矢量的雙滯環(huán)脈寬調(diào)制方法以控制誤差電流矢量的變化率，采用DSP芯片實(shí)現(xiàn)有源電力濾波器的反饋線性化雙滯環(huán)復(fù)合控制器；解決了系統(tǒng)模型中補(bǔ)償電流分量的參數(shù)耦合問題，使得系統(tǒng)在負(fù)載參數(shù)受擾動(dòng)或突變的情況下，仍能快速做出響應(yīng)，并能有效降低主電路逆變器的開關(guān)頻率，減少開關(guān)損耗。
文檔編號H02J3/01GK102623997SQ20121008530
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者劉國海, 楊辰星, 陳兆嶺, 魏明洋 申請人:江蘇大學(xué)