一种APF电流控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种APF电流控制方法及系统，方法包括：记录并关联存储上一工频周期内多个采样时刻分别采集的电流参考值；当前工频周期开始后，获取当前工频周期内当前采样时刻采集的电流参考值，再读取上一工频周期内与当前采样时刻的下一个采样时刻对应的一个电流参考值,将两个电流参考值计算得到输出值Ua；同时，将当前采样时刻采集的电流参考值和当前实际电流值得到当前电流误差值，将电流误差值直接输入比例谐振控制器使输出Ub，再将Ub、当前电网电压Us与Ua求和得到控制电压Uc；对Uc进行脉宽调制信号处理形成驱动脉冲信号驱动IGBT。本发明专利技术提高现有电流控制的响应速度，使得APF的补偿效果提高，电网电流畸变大大减小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有源电力滤波器
，特别是一种APF电流控制方法及系统。
技术介绍
有源电力滤波器APF是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对大小和频率都变化的谐波以及变化的无功进行补偿。目前有源电力滤波器采用现代电力电子技术和基于高速DSP器件的数字信号处理技术制成的新型电力谐波治理专用设备。它由指令电流运算电路和补偿电流发生电路两个主要部分组成。指令电流运算电路实时监视线路中的电流，并将模拟电流信号转换为数字信号，送入高速数字信号处理器(DSP)对信号进行处理，将谐波与基波分离，并以脉宽调制(PWM)信号形式向补偿电流发生电路送出驱动脉冲，驱动IGBT或IPM功率模块，生成与电网谐波电流幅值相等、极性相反的补偿电流注入电网，对谐波电流进行补偿或抵消，主动消除电力谐波。目前的有源电力滤波器APF的电流跟踪控制的响应速度较慢，使得APF的补偿效果低，电网电流畸变大。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种APF电流控制方法及系统，以改善提高现有电流控制的响应速度，使得APF的补偿效果提高，电网电流畸变大大减小。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种APF电流控制方法，包括：步骤一、记录并关联存储上一工频周期内多个采样时刻分别采集的电网线路中的多个第一电流参考值；步骤二、在当前工频周期开始后，获取当前工频周期内当前采样时刻k采集的电网线路中的第二电流参考值i(k)，再读取所述上一工频周期内与当前采样时刻的下一个采样时刻对应的一个第一电流参考值i(k+1),将这两个电流参考值代入公式Ua＝[i(k+1)-i(k)]*L/Tsample中计算得到输出值Ua；同时，将所述当前采样时刻k采集的电流参考值i(k)和当前实际电流值i做差后得到当前电流误差值Ue，将当前电流误差值Ue直接输入比例谐振控制器使得比例谐振控制器输出Ub，再将Ub、当前电网电压Us与Ua求和相加后得到控制电压Uc；其中，L为滤波电感的电感值，TSample为一个工频周期值；每个所述工频周期内的多个采样时刻分别一一对应；步骤三、对所述控制电压Uc进行脉宽调制信号处理形成驱动脉冲信号以驱动IGBT。本专利技术的有益效果是：本专利技术设计更加科学合理，实现了超前控制，通过记录上一工频周期中每个采样时刻的电流参考值，当每个当前工频周期开始时，首先读取当前工频周期当前时刻的电流参考值，再读取上一工频周期中对应当前工频周期当前时刻的下一个时刻的电流参考值。由于APF所处理的谐波和无功电流一般都是周期出现的，所以读取的上一工频周期中的电流参考值就是当前工频周期未来下一时刻即将出现的电流参考值，将这两个值代入计算公式中得到超前控制环节的输出值，进而进行后续处理,超前控制环节的加入大大改善了电流控制的响应速度，使得APF的补偿效果提高，电网电流畸变大大减小。优选的，所述APF电流控制方法还包括：依次循环执行所述步骤一、步骤二和步骤三。进一步的，在依次循环执行所述步骤一、步骤二和步骤三时，所述步骤二中获取当前工频周期内当前采样时刻k采集的电网线路中的第二电流参考值i(k)后，将当前采样时刻k对应的第二电流参考值i(k)存储，供下一工频周期内对应的采样时刻读取来计算所述输出值Ua。在一个实施例中，所述步骤三中对所述控制电压Uc进行脉宽调制信号处理具体为：将所述控制电压Uc与三角载波进行比较产生PWM信号。本专利技术实施例还提供一种APF电流控制系统，包括：电流传感器，用于在每个工频周期内采集电网线路中的电流模拟量；电压传感器，用于在每个工频周期内采集电网电压模拟量；信号调理电路，与所述电流传感器和电压传感器连接，用于将所述电流传感器和电压传感器分别采集的电流和电压模拟量进行滤波和限幅处理后送入高速AD转换器；高速AD转换器，与所述信号调理电路连接，用于将所述信号调理电路处理后的电流和电压模拟量转换为数字量；FPGA电路模块，与所述高速AD转换器连接，用于执行上述任一实施例所述的APF电流控制方法以输出驱动脉冲信号驱动IGBT。优选的，所述FPGA电路模块还连接有显示器。进一步的，所述FPGA电路模块通过DSP通信模块与所述显示器连接。进一步的，所述FPGA电路模块还连接有辅助DSP模块。本专利技术的有益效果是：本专利技术设计更加科学合理，实现了超前控制，通过记录上一工频周期中每个采样时刻的电流参考值，当每个当前工频周期开始时，首先读取当前工频周期当前时刻的电流参考值，再读取上一工频周期中对应当前工频周期当前时刻的下一个时刻的电流参考值。由于APF所处理的谐波和无功电流一般都是周期出现的，所以读取的上一工频周期中的电流参考值就是当前工频周期未来下一时刻即将出现的电流参考值，将这两个值代入计算公式中得到超前控制环节的输出值，进而进行后续处理,超前控制环节的加入大大改善了电流控制的响应速度，使得APF的补偿效果提高，电网电流畸变大大减小。附图说明图1是本专利技术APF电流控制方法流程示意图；图2是图1中的超前控制环节的具体流程图；图3是本专利技术APF电流控制系统示意图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本专利技术作进一步的说明。本专利技术提供一种APF电流控制方法，包括以下步骤：步骤一、记录并关联存储上一工频周期内多个采样时刻分别采集的电网线路中的多个第一电流参考值；步骤二、在当前工频周期开始后，获取当前工频周期内当前采样时刻k采集的电网线路中的第二电流参考值i(k)，再读取所述上一工频周期内与当前采样时刻的下一个采样时刻对应的一个第一电流参考值i(k+1),将这两个电流参考值代入公式Ua＝[i(k+1)-i(k)]*L/Tsample中计算得到输出值Ua；同时，将所述当前采样时刻k采集的电流参考值i(k)和当前实际电流值i做差后得到当前电流误差值Ue，将当前电流误差值Ue直接输入比例谐振控制器使得比例谐振控制器输出Ub，再将Ub、当前电网电压Us与Ua求和相加后得到控制电压Uc；其中，L为滤波电感的电感值，TSample为一个工频周期值；每个所述工频周期内的多个采样时刻分别一一对应；步骤三、对所述控制电压Uc进行脉宽调制信号处理形成驱动脉冲信号以驱动IGBT。本专利技术设计更加科学合理，实现了超前控制，通过记录上一工频周期中每个采样时刻的电流参考值，当每个当前工频周期开始时，首先读取当前工频周期当前时刻的电流参考值，再读取上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种APF电流控制方法，其特征在于，包括：步骤一、记录并关联存储上一工频周期内多个采样时刻分别采集的电网线路中的多个第一电流参考值；步骤二、在当前工频周期开始后，获取当前工频周期内当前采样时刻k采集的电网线路中的第二电流参考值i(k)，再读取所述上一工频周期内与当前采样时刻的下一个采样时刻对应的一个第一电流参考值i(k+1),将这两个电流参考值代入公式Ua＝[i(k+1)‑i(k)]*L/Tsample中计算得到输出值Ua；同时，将所述当前采样时刻k采集的电流参考值i(k)和当前实际电流值i做差后得到当前电流误差值Ue，将当前电流误差值Ue直接输入比例谐振控制器使得比例谐振控制器输出Ub，再将Ub、当前电网电压Us与Ua求和相加后得到控制电压Uc；其中，L为滤波电感的电感值，TSample为一个工频周期值；每个所述工频周期内的多个采样时刻分别一一对应；步骤三、对所述控制电压Uc进行脉宽调制信号处理形成驱动脉冲信号以驱动IGBT。

【技术特征摘要】
1.一种APF电流控制方法，其特征在于，包括：
步骤一、记录并关联存储上一工频周期内多个采样时刻分别采集的电网线
路中的多个第一电流参考值；
步骤二、在当前工频周期开始后，获取当前工频周期内当前采样时刻k采
集的电网线路中的第二电流参考值i(k)，再读取所述上一工频周期内与当前采
样时刻的下一个采样时刻对应的一个第一电流参考值i(k+1),将这两个电流参
考值代入公式Ua＝[i(k+1)-i(k)]*L/Tsample中计算得到输出值Ua；同时，将
所述当前采样时刻k采集的电流参考值i(k)和当前实际电流值i做差后得到
当前电流误差值Ue，将当前电流误差值Ue直接输入比例谐振控制器使得比例谐
振控制器输出Ub，再将Ub、当前电网电压Us与Ua求和相加后得到控制电压Uc；
其中，L为滤波电感的电感值，TSample为一个工频周期值；每个所述工频周期内的
多个采样时刻分别一一对应；
步骤三、对所述控制电压Uc进行脉宽调制信号处理形成驱动脉冲信号以驱
动IGBT。
2.根据权利要求1所述APF电流控制方法，其特征在于，还包括依次循环
执行所述步骤一、步骤二和步骤三。
3.根据权利要求2所述APF电流控制方法，其特征在于，在依次循环执行
所述步骤一、步骤二和步骤三时，所述步骤二中获取当前工频周期内当前采样
时刻k采集的电网线路中的第二电流参考值i(k)后，将当前...

【专利技术属性】
技术研发人员：李子欣，李耀华，王平，楚遵方，许晓笛，
申请(专利权)人：天津中科华瑞电气技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12