一種三相四開關型有源電力濾波器及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種三相四開關型有源電力濾波器及其控制方法，該有源電力濾波器包括逆變器，逆變器包括兩個開關臂和一個直流電容支路，所述兩個開關臂、直流電容支路并聯，所述兩個開關臂均由兩個功率開關串聯組成；所述逆變器通過輸出濾波器并聯接入三相電網與三相負載之間；其控制方法為基于二維隸屬云模型的增量式PID控制方法；利用二維隸屬云模型對增量式PID控制器的比例系數、積分系數和微分系數進行在線調整，提高了控制系統的響應性能。本發明能對各次諧波電流及無功電流進行動態實時治理，大大提高了系統的補償性能，節約成本，更具工程實用性。
【專利說明】—種三相四開關型有源電力濾波器及其控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電力濾波器及控制方法，具體是一種三相四開關型有源電力濾波裝置及其基于二維隸屬云模型的增量式PID控制方法。
【背景技術】
[0002]電能是現代社會不可或缺的重要能源，電力可持續發展已成為實現社會經濟可持續發展的基礎，并在社會經濟、能源與環境協調發展中起著重要的平衡作用。近年來，隨著配電網中的整流器、變頻器、電氣化鐵路等非線性負載的日趨增多，電網電流波形畸變、電壓波動、三相不平衡等電能質量問題日益嚴重。如何發揮有源電力濾波器動態治理各次諧波的特點，提供可靠有效的電能質量，已成為諧波濾除的主要發展趨勢。
[0003]有源電力濾波器是一種用于動態抑制諧波和補償無功功率的新型電力電子裝置，其基本工作原理是從補償對象即諧波源中檢測出需要補償的分量，比如諧波電流或無功電流分量，由APF產生一個與被補償分量大小相等方向或極性相反的補償分量，使兩者相互抵消，從而使電網電流只含基波分量，重新成為正弦電流。APF在上個世紀六七十年代就已提出并確立了 APF較為完整的概念和主電路的拓撲結構。進入80年代以后，由于新型電力半導體開關器件的出現，PWM控制技術的發展，以及Akagi H等學者基于瞬時無功功率理論的諧波電流瞬時檢測方法的提出，APF得以迅速發展。作為一種新型電力電子裝置，有源電力濾波器工作性能決定于主電路構成元件及其控制系統，當濾波器主電路確定后，控制方法成為決定其輸出性能和效率的關鍵。
[0004]在有源電力濾波器傳統控制理論中，線性系統的控制理論比較成熟，對于非線性系統也有一定的處理辦法，但是效果還是差強人意，而且方法比較復雜。對于控制模型模糊或者具有嚴重的不確定性，傳統的控制方法都難于對它們進行控制。而且由于采樣、計算的延時，以及其它原因，使得APF所發出的電流與所需的補償電流之間必然有誤差。為了消除這些不足，達到精確補償，有必要引入一些智能控制策略來進行控制。
[0005]研究不同電能質量補償器的結構特點，提出高效無功與諧波混合控制系統新型拓撲結構及其控制方法，無疑將有利于配電網電能質量的全方位提高，促進節能降耗的實施。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是，針對現有技術不足，提供一種三相四開關型有源電力濾波器及其控制方法，較好地治理電網中的諧波，補償大容量的無功功率；由于逆節約成本，確保有源電力濾波器具有較好的抑制諧波和補償無功功率的性能。
[0007]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:一種三相四開關型有源電力濾波器，包括逆變器，所述逆變器包括兩個開關臂和一個直流電容支路，所述兩個開關臂、直流電容支路并聯，所述兩個開關臂均由兩個功率開關串聯組成；所述逆變器通過輸出濾波器并聯接入三相電網與三相負載之間。
[0008]本發明還提供了一種上述三相四開關型有源電力濾波器的控制方法，包括以下步驟:
[0009]I)采用Ziegler-Nichols方法求解增量式PID控制器的比例系數KP、積分系數K1和微分系數Kd的初始值K; <和Kd
[0010]2)將三相電網a相電壓Usa通過鎖相環PLL電路，獲取角度ω t，得到
正弦信號sincot和余弦信號coscot，確定矩陣C:
【權利要求】
1.一種三相四開關型有源電力濾波器，包括逆變器，其特征在于，所述逆變器包括兩個開關臂和一個直流電容支路，所述兩個開關臂、直流電容支路并聯，所述兩個開關臂均由兩個功率開關串聯組成；所述逆變器通過輸出濾波器并聯接入三相電網與三相負載之間。
2.—種權利要求1所述的三相四開關型有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)采用Ziegler-Nichols方法求解增量式PID控制器的比例系數KP、積分系數K1和微分系數Kd的初始值4、<和竓； 2)將三相電網a相電壓uSa通過鎖相環PLL電路，獲取角度《t，得到正弦信號sincot和余弦cos ω t，確定矩陣
3.根據權利要求2所述的三相四開關型有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，所述步驟7)中，m = 49。
【文檔編號】H02J3/18GK104022508SQ201410224793
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】黎燕 申請人:中南大學