[發明專利]基于互聯網直流側電壓自適應調節APF電流預測控制方法

在審

• 申請號: 201710534307.3
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107134778A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 王煒;曾紅兵;陳剛
• 申請（專利權）人: 湖南工業大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 北京國坤專利代理事務所(普通合伙)11491
• 代理人: 黃耀鈞

技術領域

本發明屬于電流預測技術領域，尤其涉及一種基于互聯網直流側電壓自適應調節APF電流預測控制方法。

背景技術

非線性負載產生的諧波或無功電流會使電網的電能質量下降，影響社會生產生活，造成經濟損失。在諧波或無功電流成分復雜且時變的情況下，傳統LC無源濾波器越來越不能滿足電力系統對電能質量的要求。有源電力濾波器(ActivePowerFilter，APF)有效克服了傳統方法的缺點，成為了補償諧波或無功電流的重要方式，其通過向電網注入與待補償電流方向相反的補償電流，使電源只輸出基波電流或基波有功電流，達到動態補償的目的，能對頻率和幅值都變化的待補償電流進行補償，且補償性能不受電網阻抗的影響。APF傳統控制方法采用PI調節器將直流側電壓控制為恒定值，這種控制方法無法根據電網電壓波動和負載變化對直流側電壓進行動態調節，在電網電壓偏低或待補償電流幅值較低時補償電流紋波相對較大且存在不必要的開關損耗，電網電壓偏高或待補償電流幅值較高時APF輸出性能可能出現不足。

綜上所述，現有技術存在的問題是：AP傳統控制方法無法對直流側電壓進行動態調節，導致電力系統工況變化時APF補償性能下降。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種基于互聯網直流側電壓自適應調節APF電流預測控制方法。

本發明是這樣實現的，一種基于互聯網直流側電壓自適應調節APF電流預測控制方法，所述基于互聯網直流側電壓自適應調節APF電流預測控制方法包括以下步驟：

步驟一，設APF三相橋臂的開關狀態函數分別為Sa、Sb、Sc，三相橋臂的上橋臂開關器件開通以1表示，下橋臂開關器件開通以0表示，兩電平APF共可產生8種開關狀態，對開關狀態進行αβ變換表示為矢量形式Sn，n＝0～7，由8種開關狀態得到APF可輸出的8個電壓矢量vn，n＝0～7；

步驟二，由三相待補償電流iha、ihb、ihc得待補償電流矢量ih，由三相電網電壓ea、eb、ec得電網電壓矢量e，由APF輸出的三相補償電流ica、icb、icc得補償電流矢量ic；

步驟三，根據電網電壓矢量e以及待補償電流矢量ih，計算每個采樣周期內APF需要的直流側電壓并提取在一個工頻周期內的幅值，得到直流側電壓參考值然后將直流側電壓實際值Vdc與直流側電壓參考值之間的誤差經比例放大后乘以電網電壓矢量e，再與待補償電流矢量ih疊加，作為補償電流參考值i*；

步驟四，根據電網電壓矢量e、補償電流矢量ic以及直流側電壓實際值Vdc，計算8個開關狀態Sn分別作用下APF可輸出的補償電流預測值；

步驟五，根據價值函數，在8個開關狀態Sn中，選擇使補償電流預測值與補償電流參考值i*最接近的開關狀態，控制APF向電網注入補償電流，使電源只輸出基波電流或基波有功電流，實現動態補償；

步驟六，動態補償的電流信號通過信號線連接服務器，服務器通過互聯網將信號傳送至電網監控終端，實現實時監控；

所述服務器對接收到的時頻重疊MPSK信號能量算子取絕對值并作FFT得到能量算子譜的實施按以下進行：

時頻重疊MPSK的信號模型表示為：

其中，N為時頻重疊信號的信號分量個數，n(t)是加性高斯白噪聲，s_i(t)為時頻重疊信號的信號分量，式中A_i表示信號分量的幅度，a_n表示信號分量的第n個符號，p(t)表示成型濾波函數，T_bi表示信號分量的碼元周期，w_ci表示信號分量的載波頻率；

對時頻重疊MPSK信號的能量算子取絕對值：

z(n)＝|x(n)²-x(n-1)x(n+1)|；

其中，x(n)表示接收到的時頻重疊MPSK信號的第n個取樣點；

對z(n)做FFT，得到時頻重疊信號的能量算子譜S(f)：

S(f)＝FFT(z(n))；

所述電網監控終端對根據電流軌跡空間密度將電流軌跡劃分成若干電流軌跡段；通過計算各電流軌跡段在空間、時間、速度和方向上的距離來判斷電流軌跡段間的相似度；將第一次聚類結果中的非顯著簇有條件地并入鄰近的顯著簇，以體現出具備全局重要性的路徑分布形態；

具體步驟為：

步驟一，概念和定義