一種有源電力濾波器的h∞重復(fù)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于有源電力濾波器電流控制技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，設(shè)及一種有源電 力濾波器的H重復(fù)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近些年由于基于電力電子技術(shù)的各種非線性負(fù)載的大量使用，產(chǎn)生了大量的電網(wǎng) 諧波污染，引起電網(wǎng)電能質(zhì)量下降、供電電線電路損耗加重、各種敏感通信設(shè)備等故障等大 量問題。有源電力濾波器是一種有效解決途徑，可W對諧波電流進行補償，W提高電能質(zhì) 量。
[0003] 在有源電力濾波器中，采用合適的并網(wǎng)輸出濾波器是抑制輸出電流開關(guān)諧波的有 效方法，同時還能優(yōu)化裝置的補償效果。通常該濾波器采用1XL的結(jié)構(gòu)，可W降低成本，但 是由于電感磁巧的非線性特點，電感值會發(fā)生變化，特別是在大電流或者過載運行時，電感 值會急劇減小，引起電流振蕩甚至發(fā)散不穩(wěn)定，整個裝置難W繼續(xù)工作甚至故障。
[0004] 中國發(fā)明專利《一種基于PI自適應(yīng)的有源電力濾波器復(fù)合控制方法》（【申請?zhí)枴?2014107840344)公開了一種基于PI自適應(yīng)與重復(fù)控制結(jié)合的復(fù)合控制方法，該方法采用 采用的PI控制器雖然能保障濾波電感變化時的控制精度，但是在電感量較小時會降低系 統(tǒng)穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種有源電力濾波器的H-重復(fù)控 制方法，通過H-控制與重復(fù)控制技術(shù)相結(jié)合，提高了H-魯椿控制器在有源電力濾波器的 輸出濾波器電感寬范圍變化下的魯椿穩(wěn)定性，同時又通過重復(fù)控制器彌補H-魯椿控制器 控制精度不高的缺陷，提高電流諧波的補償效果。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種有源電力濾波器的H-重復(fù)控制方法，其特征 在于，包括W下步驟：
[0007] (1)、鎖相環(huán)化L模塊根據(jù)^相電網(wǎng)電壓Ug,(x=a,b，C)得到電網(wǎng)電壓正序分量的 相位角0和角頻率《。；
[000引 似、計算內(nèi)環(huán)有功電流給定值勢和中性線電流給定值礦
[0009] 有源電力濾波器的直流電壓控制模塊先從S電平VSC的直流側(cè)分別獲取正母線 到中點N的電壓叫。1，W及中點N到負(fù)母線的電壓Ude2,再將S電平VSC直流側(cè)電壓給定值 與電壓Udti、電壓的和作差，將得到的差值進行PI控制，得到內(nèi)環(huán)有功電流給定值 ;直流電壓模塊同時將電壓Udei、電壓Ude2的差值進行PI控制，得到中性線電流給定值 皆;
[0010] 做、負(fù)載電流諧波檢測模塊根據(jù)電網(wǎng)電壓角頻率《。，分別對S相負(fù)載電流ih進 行離散傅里葉變換值FT)得到S相諧波電流i&y;
[00川 （4)、計算內(nèi)環(huán)給定電流夢/
[0012] 將內(nèi)環(huán)有功電流給定值皆作為dqO坐標(biāo)系下的d軸輸入分量，0作為q軸輸入分 量，中性線電流給定值乍為零序輸入分量，將W上控制量從dqo坐標(biāo)系變換到油C坐標(biāo) 系下，再分別與S相諧波電流i&y相加得到內(nèi)環(huán)給定電流/戶'；
[0013] 巧）、內(nèi)環(huán)電流控制模塊計算S相輸出控制量
[0014] 巧.1)、重復(fù)控制模塊計算S相輸出量iex
[0015] 將內(nèi)環(huán)給定電流與有源電力濾波器的S相輸出電流ih共同進行重復(fù)控制， 得到重復(fù)控制模塊的輸出量i。,；
[0016] (5.。、H控制器計算S相輸出控制量M產(chǎn)
[0017] 將重復(fù)控制模塊的輸出量ijt入到H-控制器，經(jīng)H-控制器后，將H-控制器 的最終輸出量分別與S相電網(wǎng)電壓Ugj目加，得到S相輸出控制量
[0018] (6)、SPWM模塊根據(jù)輸出控制量m/得到對應(yīng)的開關(guān)控制信號，并依此控制信號來 控制S電平VSC中各個IGBT的開通關(guān)斷。
[0019] 進一步的，所述的內(nèi)環(huán)電流控制模塊包括；重復(fù)控制模塊和H-控制器。
[0020] 其中，H-控制器的設(shè)計流程為：
[0021] 1)、確定有源電力濾波器的標(biāo)稱被控對象模型Gp(s)
[0022]
【主權(quán)項】
1. 一種有源電力濾波器的H C?重復(fù)控制方法，其特征在于，包括以下步驟： (1) 、鎖相環(huán)PLL模塊根據(jù)三相電網(wǎng)電壓ugx (X = a，b，c)得到電網(wǎng)電壓正序分量的相位 角Θ和角頻率W(l; (2) 、計算內(nèi)環(huán)有功電流給定值C和中性線電流給定值乂# 有源電力濾波器的直流電壓控制模塊先從三電平VSC的直流側(cè)分別獲取正母線到中 點N的電壓Udel，以及中點N到負(fù)母線的電壓Ude2，再將三電平VSC直流側(cè)電壓給定值與 電壓Utkl、電壓Utk2的和作差，將得到的差值進行PI控制，得到內(nèi)環(huán)有功電流給定值泛;直 流電壓模塊同時將將電壓Udca、電壓Utk2的差值進行PI控制，得到中性線電流給定值; (3) 、負(fù)載電流諧波檢測模塊根據(jù)電網(wǎng)電壓角頻率Otl，分別對三相負(fù)載電流L進行離 散傅里葉變換（DFT)得到三相諧波電流I uix; (4) 、計算內(nèi)環(huán)給定電流f Z 將內(nèi)環(huán)有功電流給定值f作為dq坐標(biāo)系下的d軸輸入分量，0作為q軸輸入分量，中 性線電流給定值作為零序輸入分量，將以上控制量從dq〇坐標(biāo)系變換到abc坐標(biāo)系下， 再分別與三相諧波電流加得到內(nèi)環(huán)給定電流G ef ; (5) 、內(nèi)環(huán)電流控制模塊計算三相輸出控制量wf (5. 1)、重復(fù)控制模塊計算三相輸出量iex 將內(nèi)環(huán)給定電流/^與有源電力濾波器的三相輸出電流ilx共同進行重復(fù)控制，得到重 復(fù)控制模塊的輸出量 (5. 2)、H c?控制器計算三相輸出控制量 將重復(fù)控制模塊的輸出量輸入到H控制器，經(jīng)H c?控制器后，將H c?控制器的最終 輸出量分別與三相電網(wǎng)電壓Ugx相加，得到三相輸出控制量Μ，； (6) 、SPWM模塊根據(jù)輸出控制量得到對應(yīng)的開關(guān)控制信號，并依此控制信號來控制 三電平VSC中各個IGBT的開通關(guān)斷。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有源電力濾波器的H c?重復(fù)控制方法，其特征在于：所述的 內(nèi)環(huán)電流控制模塊包括：重復(fù)控制模塊和H 控制器。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的有源電力濾波器的H c?重復(fù)控制方法，其特征在于：所 述的H c?控制器的設(shè)計流程為： 3. 1、確定有源電力濾波器的標(biāo)稱被控對象模型Gp(S) ^ / \ LioCdS2 + RdCdS +1 ~ LwLioCds3 +{Lw +Li^RdCdS1 +(Lw +L2〇)s 其中，Lltl與L2tl分別為交流側(cè)與網(wǎng)側(cè)電感，Rd與Cds分別為LCL濾波電路的電容支路阻 尼電阻與濾波電容，s表示S域算子； 3. 2、確定有源電力濾波器控制系統(tǒng)的加權(quán)函數(shù) 確定W1:選取低階傳遞函數(shù)，作為W 1:
其中，ωΒ為統(tǒng)的閉環(huán)帶寬，A為穩(wěn)態(tài)誤差，M為高頻噪聲的放大倍數(shù)。 確定~取W2為小于1常數(shù)； 確定W3:首先預(yù)先估計濾波電感L 1與L2的動態(tài)變化范圍，然后在Bode圖上畫出因電感 不確定引起傳遞函數(shù)不確定的頻率響應(yīng)曲線，然后求得能完全覆蓋這些響應(yīng)的低階傳遞函 數(shù)；
其中ω。表示控制系統(tǒng)的穿越頻率，a、b為常數(shù)； 3. 3、得到H c?控制器 在得到Gp(S)、11、12、13后，使用1^1 &13的1'〇〇18(?工具箱，采用11^5^11函數(shù)對其離散 化求得H c?控制器K (z)，求得的控制器為三階傳遞函數(shù)，其形式如下：
其中，z表示Z域算子，a, b, c, d, e, f, g均為常數(shù)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種有源電力濾波器的H∞重復(fù)控制方法，通過H∞控制器的控制，使有源電力濾波器在LCL濾波電感L1、L2的電感量寬范圍變化時，特別是電感值變化較小時仍然能保持控制穩(wěn)定，其次，通過重復(fù)控制器彌補H∞魯棒控制器控制精度不高的缺陷，提高電流諧波的補償效果。這樣使整個電網(wǎng)系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性和抗干擾的能力增強。
【IPC分類】H02J3-01
【公開號】CN104836231
【申請?zhí)枴緾N201510245553
【發(fā)明人】張剛, 謝川, 鄭宏, 鄒見效, 徐紅兵, 劉松
【申請人】電子科技大學(xué)
【公開日】2015年8月12日
【申請日】2015年5月14日