有源电力滤波器的变流器直流侧电压闭环控制方法和系统

摘要

有源电力滤波器的变流器直流侧电压闭环控制方法及系统属于有源电力滤波器技术领域，其特征在于：它是一种选择性谐波检测方法，它在检测出第N次谐波有功和无功电流的直流分量后，再经过延迟补偿角变换矩阵C_Δθ以求出两相坐标系电流，并从中减去直流侧电压调节信号Δi_p，以使得补偿电流信号中包含一定的基波有功电流分量，其中，Δi_p是变流器直流侧电容电压的给定值和上述电容电压反馈值之差再经过一个PI调节器而得到的。它是一种建立在延时补偿的选择性谐波方法上的直流侧电压控制方法，不仅可以像原有谐波检测一样很好地克服数字式控制器的延时，可耐受比传统方法更长时间的延迟，而且也能完成传统方法中对于直流侧电压的控制。

主权项

1.有源电力滤波器的变流器直流侧电压闭环控制方法，含有基于瞬时无功功率理论的有功电流ip、无功电流iq谐波检测的步骤，其特征在于：它是一种在检测出第N次谐波有功和无功电流的直流分量ipn、iqn后，再经过加入了延迟补偿角Δθ的特殊变换矩阵CΔθ以求出两相坐标系电流iαn、iβn后，再从中减去直流侧电压调节信号Δip以使得补偿电流信号ian、ibn、icn中含有一定的基波有功电流的方法，是一种建立在延迟预测补偿的选择性谐波检测基础上的直流侧电压控制方法，其中直流电压调节信号Δip是变流器直流侧电容电压给定值Udcr和上述电容电压反馈值Udcf的差，再经过一个PI调节器而得到的，它依次含有以下步骤：(1)把相电压ea经倍频器N倍频后通过锁相环和正、余弦发生电路得到与ea同相位的正弦信号sin nωt和对应的余弦信号cosnωt，从而得到变换矩阵Cn：$C_n=\left[\begin{array}{cc}-\sin \mathrm{n\omega t}& \cos \mathrm{n\omega t}\\ \cos \mathrm{n\omega t}& \sin \mathrm{n\omega t}\end{array}\right];$ (2)把三相电流ia、ib、ic经过3S/2R(三相静止坐标系/两相旋转坐标系)变换，变换成静止的α、β两相坐标系的电流iα、iβ：$\left[\begin{array}{c}{i}_{\alpha }\\ i_{\beta }\end{array}\right]=C_{32}·\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right],$ C32是变换矩阵；(3)把两相电流iα、iβ经过变换矩阵Cn得出在两相旋转坐标系下的各次谐波电流的有功和无功电流分量：$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{pn}}\\ i_{\mathrm{qn}}\end{array}\right]=C_n·\left[\begin{array}{c}{i}_{\alpha }\\ i_{\beta }\end{array}\right]=C_n·C_{32}·\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right];$ (4)把各次谐波的有功和无功电流分量ipn、iqn经低通滤波器LPF滤波得出第N次谐波有功和无功电流的直流分量ipn、iqn，再经过加入补偿角Δθ的特殊变换矩阵CΔθ求出两相坐标系下的电流iαn、iβn：$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\alpha n}}\\ i_{\mathrm{\beta n}}\end{array}\right]=C_{\mathrm{\Delta \theta }}·\left[\begin{array}{c}{\stackrel{-}{i}}_{\mathrm{pn}}\\ {\stackrel{-}{i}}_{\mathrm{qn}}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}-\sin (\mathrm{n\omega t}+\mathrm{\Delta \theta })& \cos (\mathrm{n\omega t}+\mathrm{\Delta \theta })\\ \cos (\mathrm{n\omega t}+\mathrm{\Delta \theta })& \sin (\mathrm{n\omega t}+\mathrm{\Delta \theta })\end{array}\right]}^{-1}·\left[\begin{array}{c}{\stackrel{-}{i}}_{\mathrm{pn}}\\ {\stackrel{-}{i}}_{\mathrm{qn}}\end{array}\right];$ 其中，Δθ＝nωΔT；ΔT为补偿的时间间隔；(5)求出Udcr、Udcf之差经过PI调节器得到直流侧电压调节信号Δip；(6)负反馈叠加求出两相坐标系下第N次谐波电流的补偿信号为：${i_{\mathrm{\alpha n}}^{\text{'}}=i}_{\mathrm{\alpha n}}-C_1^{-1}·\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta i}}_p\\ {\mathrm{\Delta i}}_q\end{array}\right],{\mathrm{\Delta i}}_q=0$ $i_{\mathrm{\beta n}}^{\text{'}}=i_{\mathrm{\phi n}}-C_1^{-1}·\left[\begin{array}{c}{\mathrm{\Delta i}}_p\\ {\mathrm{\Delta i}}_q\end{array}\right],{\mathrm{\Delta i}}_q=0;$ (7)最终得出含有基波有功电流分量的第N次谐波电流补偿信号ian、ibn、icn：$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{an}}\\ i_{\mathrm{bn}}\\ i_{\mathrm{cn}}\end{array}\right]=C_{23}·\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\alpha n}}^{\text{'}}\\ i_{\mathrm{\beta n}}^{\text{'}}\end{array}\right],$ 步骤(2)-(7)在数字信号处理器DSP中进行。