[發明專利]基于諧波電壓選擇補償的有源濾波器控制方法

有效

• 申請號: 201310389027.X
• 申請日: 2013-08-30
• 公開（公告）號: CN103427421A
• 公開（公告）日: 2013-12-04
• 發明（設計）人: 韓楊
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;G06F19/00
• 代理公司: 成都宏順專利代理事務所(普通合伙) 51227
• 代理人: 周永宏

技術領域

本發明屬于電力系統諧波治理技術領域，涉及一種有源濾波器抑制諧波電壓放大的控制方法，具體涉及一種基于諧波電壓選擇補償的有源濾波器控制方法。

背景技術

為了補償無功功率，提高功率因數，通常在變電站和工廠中并聯較大的功率因數校正電容器，而系統傳輸線上存在線路等效電感，由于背景諧波的存在，電容器與線路電感可能構成串并聯諧振電路，引起一定頻率的諧波發生諧振并在傳輸線上傳播。無論是串聯諧振，還是并聯諧振，都會導致電網電壓嚴重畸變，既降低了電力系統的供電質量，又不利于用電設備的正常運行，甚至威脅用戶設備和電網的安全運行。

通過并聯基于電壓檢測的有源濾波器實現諧波阻尼，減弱背景諧波在電網中的諧振傳播，為用戶提供高質量的電能。但目前對基于諧波阻尼的有源濾波器控制方法的研究較少，并且是在已知背景諧波電壓的諧波分布的情況下進行諧波電壓阻尼，控制方式較為單一，無法滿足諧波電壓分布次數較廣且畸變程度較大的情況，通常的方法是采集APF安裝點的三相電壓，通過park變換至dq坐標系后經高通濾波器得到電壓諧波分量，乘以電導增益K后得到APF補償電流的參考值，但是Keiji?Wada在“Considerations?of?a?Shunt?Active?Filter?Based?on?Voltage?Detection?for?Installation?on?a?Long?Distribution?Feeder，IEEE?TRANSACTIONS?ON?INDUSTRY?APPLICATIONS,VOL.38,NO.4,JULY/AUGUST2002”通過計算線路的阻抗推導電導增益K，該方法在系統背景諧波和線路參數已知的情況下能達到很好的諧波阻尼效果。其不足之處是該方法受線路參數的不確定性和時變性的影響，很難通過計算得到電導增益K，因此該方法在實際應用中難以實現，可能導致安裝點電壓諧波降低，其余無APF的安裝點諧波放大，難以應用于諧波電壓次數不確定且響應速度要求較高的場合。

發明內容

本發明的目的在于克服現有諧波阻尼控制算法存在的上述問題，提出一種諧波電壓選擇補償的控制方法。

本發明的具體技術方案為：一種基于諧波電壓選擇補償的有源濾波器控制方法，具體包括如下步驟：

S1，以APF并網點的三相電壓UL為基準，建立基于自適應濾波的諧波電壓分解算法模型，實現各次諧波分量的檢測；利用檢測得到的各次諧波分量反饋得到的基波和各次諧波分量之和，并與實測系統電壓信號作差，然后通過閉環的方式獲取各次諧波分量；

S2，根據S1獲得的各次諧波分量和基波分量，根據各次諧波含有率的大小，采用諧波增益自適應調整算法設計各次諧波電導增益K_h，然后分別將各次諧波電壓U_Lh與增益K_h進行乘積運算，求和即獲得APF參考電流i_ref；

S3，APF直流側電容電壓與參考電壓進行比較，對其誤差進行比例積分控制，形成電壓外環；根據S2獲得的APF參考電流與電壓外環的輸出值進行求和運算，將和運算的結果與APF輸出側的三相電流比較，對其誤差進行比例積分控制，形成電流內環，將電流內環的輸出值作為驅動和控制逆變器開關開通和關斷PWM脈沖信號，使得逆變器能夠實現諧波電壓的有效阻尼。

進一步的，步驟S1中建立基于自適應濾波的諧波電壓分解算法模型的具體過程為：以A相電壓為例，記為v_sa(t)，由基波和各次諧波頻率的分量組成，設電壓信號U_La在第t_k個時段采樣值U_La(t_k)的傅立葉展開式為：

其中，A_n和分別為n次諧波分量的幅值和相角，ω₀為基波角頻率，H表示所計算的最高次諧波電壓的次數。

根據自適應濾波算法的原理，設輸入向量X_k和權向量W_k為：

X_k=[1,sinω₀t_k,cosω₀t_k,…,sinHω₀t_k,cosHω₀t_k]^T