本發(fā)明涉及電工類電力電子技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種應(yīng)用于單相并聯(lián)型有源電力濾波器的電流控制策略。

背景技術(shù)：

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(fù)載諧波。在實際工程中，數(shù)字定時滯環(huán)電流控制方法由于具有動態(tài)響應(yīng)速度快、控制系統(tǒng)魯棒性強、開關(guān)頻率固定以及實現(xiàn)簡單等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用于APF電流跟蹤控制。

傳統(tǒng)數(shù)字定時滯環(huán)電流控制方法的基本原理為：在固定頻率點采樣指令電流i^*和APF輸出補償電流i_c，計算電流誤差δ＝i_c-i*，通過比較電流誤差δ與電流滯環(huán)限值來控制APF開關(guān)的通斷，從而將電流誤差控制在電流限值之內(nèi)，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(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種單相并聯(lián)型有源電力濾波器的滯環(huán)電流控制方法，用于克服傳統(tǒng)數(shù)字定時滯環(huán)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(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種單相并聯(lián)型有源電力濾波器的滯環(huán)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(guān)組成的H橋結(jié)構(gòu)，其中T₁、T₂位于同一橋臂，T₃、T₄位于另一橋臂，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(cè)電壓U_dc的正負(fù)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(cè)輸出補償電流i_c；

定義開關(guān)函數(shù)Sa和Sb：Sa＝0代表開關(guān)T₁關(guān)斷、開關(guān)T₂開通；Sa＝1代表開關(guān)T₁開通、開關(guān)T₂關(guān)斷；Sb＝0代表開關(guān)T₃關(guān)斷、開關(guān)T₄開通；Sb＝1代表開關(guān)T₃開通、開關(guān)T₄關(guān)斷；

定義補償電流i_c的符號：i_c>0，表示補償電流i_c的方向由有源電力濾波器流向交流電網(wǎng)；i_c<0，表示補償電流i_c的方向由交流電網(wǎng)流向有源電力濾波器；i_c＝0，表示補償電流i_c為0；

基于上述定義，按照如下方法進行控制：

1)當(dāng)電流誤差δ>Iw/2時，判別有源電力濾波器的輸出補償電流i_c的符號：

a)當(dāng)i_c>0，判別交流電網(wǎng)電壓u_s符號：若u_s>0，令開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝0；若u_s≤0，令開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝1；

b)當(dāng)i_c≤0，判別交流電網(wǎng)電壓u_s的符號：若u_s>0，令開關(guān)函數(shù)Sa＝1，Sb＝0；若u_s≤0，令開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝0；

2)當(dāng)電流誤差δ<-Iw/2，判別有源電力濾波器的輸出補償電流i_c的符號：

a)當(dāng)i_c>0，判別交流電網(wǎng)電壓u_s的符號：若u_s>0，令開關(guān)函數(shù)Sa＝1，Sb＝0；若u_s≤0，令開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝0；

b)當(dāng)i_c≤0，判別交流電網(wǎng)電壓u_s的符號：若u_s>0，令開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝0；若u_s≤0，令開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝1；

3)當(dāng)電流誤差-Iw/2≤δ≤Iw/2，令開關(guān)函數(shù)Sa、Sb保持不變；

上述方法中，Iw表示電流滯環(huán)限值，電流誤差δ＝i_c-i*，這里i*表示指令電流。

有益效果：

本發(fā)明提供的一種單相并聯(lián)型有源電力濾波器的滯環(huán)電流控制方法，相比于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下優(yōu)點：

第一，由于di_c/dt＝(U_ab-u_s)/L，L為網(wǎng)側(cè)連接電感，以δ>Iw/2，i_c>0為例：1)當(dāng)u_s>0，令有源電力濾波器的輸出端電壓U_ab＝0，2)當(dāng)u_s<0，令U_ab＝0＝-U_dc，從而使得絕對值|U_ab-u_s|最小，這樣通過降低電流變化率di_c/dt，有效降低了電流誤差δ，從而APF輸出電流畸變程度較輕；并且，產(chǎn)生的電磁干擾較弱。

第二，參照表2，在電網(wǎng)電壓u_s的正、負(fù)半周期，單相APF左、右兩個橋臂的開關(guān)交替工作，而與補償電流i_c的符號無關(guān)。例如，在u_s的正半周期，左橋臂開關(guān)狀態(tài)根據(jù)電流誤差δ通斷，右橋臂開關(guān)狀態(tài)不變；而在u_s的負(fù)半周期，左橋臂開關(guān)狀態(tài)不變，右橋臂開關(guān)狀態(tài)根據(jù)電流誤差δ通斷。因此，APF功率器件的開關(guān)損耗較小。

第三，該方法對三相四線制APF的電流跟蹤控制具有普適性。

附圖說明

圖1為單相并聯(lián)型APF系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)圖，圖中補償電流i_c輸出為正方向。

圖2為采用傳統(tǒng)滯環(huán)電流控制方法和采用本發(fā)明的滯環(huán)電流控制方法的單相并聯(lián)型APF電流跟蹤控制波形圖。

圖3為采用傳統(tǒng)滯環(huán)電流控制方法和采用本發(fā)明的滯環(huán)電流控制方法的單相并聯(lián)型APF輸出電壓波形。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進一步的說明。

本發(fā)明所述單相并聯(lián)型APF系統(tǒng)主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，APF采用H橋結(jié)構(gòu)，T₁、T₂分別代表左橋臂上、下開關(guān)，T₃、T₄分別代表右橋臂上、下開關(guān)；U_dc為直流側(cè)電壓；L為網(wǎng)側(cè)連接電感；u_s為電網(wǎng)電壓；i_c為APF輸出補償電流。

定義開關(guān)函數(shù)Sa和Sb：Sa＝0代表開關(guān)T₁關(guān)斷、開關(guān)T₂開通；Sa＝1代表開關(guān)T₁開通、開關(guān)T₂關(guān)斷；Sb＝0代表開關(guān)T₃關(guān)斷、開關(guān)T₄開通；Sb＝1代表開關(guān)T₃開通、開關(guān)T₄關(guān)斷。

本發(fā)明以APF補償基波無功電流為具體案例分析問題。設(shè)i^*為指令電流，則電流誤差δ＝i_c-i*；設(shè)定滯環(huán)電流寬度為Iw＝1A，直流側(cè)電壓控制目標(biāo)為400V，指令電流有效值I*＝10A。

電流跟蹤控制的具體實施步驟：

1)當(dāng)電流誤差δ>0.5A，判別APF輸出電流i_c符號：

a)當(dāng)i_c>0，判別電網(wǎng)電壓us符號：

ⅰ)當(dāng)u_s>0，開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝0；

ⅱ)當(dāng)u_s≤0，開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝1；

a)當(dāng)i_c≤0，判別電網(wǎng)電壓u_s符號：

ⅰ)當(dāng)u_s>0，開關(guān)函數(shù)Sa＝1，Sb＝0；

ⅱ)當(dāng)u_s≤0，開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝0；

2)當(dāng)電流誤差δ<-0.5A，判別APF輸出電流i_c符號：

a)當(dāng)i_c>0，判別電網(wǎng)電壓u_s符號：

ⅰ)當(dāng)u_s>0，開關(guān)函數(shù)Sa＝1，Sb＝0；

ⅱ)當(dāng)u_s≤0，開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝0；

a)當(dāng)i_c≤0，判別電網(wǎng)電壓u_s符號：

ⅰ)當(dāng)u_s>0，開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝0；

ⅱ)當(dāng)u_s≤0，開關(guān)函數(shù)Sa＝0，Sb＝1；

3)當(dāng)電流誤差-Iw/2≤δ≤Iw/2，開關(guān)函數(shù)Sa，Sb保持不變。

將上述控制方法的單相APF開關(guān)函數(shù)的取值情況制成表1。

表1

項目實施中，實驗數(shù)據(jù)如圖2圖3。

1)根據(jù)圖2，上圖為采用傳統(tǒng)滯環(huán)電流控制方法的APF電流跟蹤控制波形圖，下圖為采用本發(fā)明新型滯環(huán)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i_c。可見，相比較于傳統(tǒng)方法，本發(fā)明方法下的APF輸出的補償電流i_c紋波較小，電流跟蹤精度較高。

2)根據(jù)圖3，上圖為采用傳統(tǒng)滯環(huán)電流控制方法的單相并聯(lián)型APF輸出電壓波形，下圖為采用本發(fā)明新型滯環(huán)電流控制方法的APF輸出電壓波形?？梢?，本發(fā)明新型控制方法下的APF輸出電壓波形呈現(xiàn)單極性工作模式，即在電網(wǎng)電壓u_s的正、負(fù)半周期，單相APF左、右兩個橋臂的開關(guān)交替工作，極大降低了APF功率器件的開關(guān)損耗較小。該結(jié)論可由表2獲得。表2為本發(fā)明所述控制方法的單相APF開關(guān)函數(shù)的取值表2，由表1變換而來。

表2

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)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(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。