[發明專利]一種考慮諧波耦合特性的區域性電網諧波綜合治理的方法

有效

• 申請號: 201910082313.9
• 申請日: 2019-01-28
• 公開（公告）號: CN109995034B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 易皓;卓放;翟灝;陶冉;楊澤斌;朱承治
• 申請（專利權）人: 西安交通大學;國網浙江省電力有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 徐文權

本發明提供了一種考慮諧波耦合特性的區域性電網諧波綜合治理的方法，本以整流器為例進行分析，通過諧波耦合導納矩陣模型考察了整流器的諧波耦合特性，并基于此得到了考慮諧波耦合特性的非線性負載模型，進而建立了主要考慮5次和7次諧波耦合的簡化電網諧波分析阻抗模型。在確定阻抗模型之后，通過合適目標函數的選取，可以求解得出相應的指令電流，而通過引入在線優化環節，可以應對由于負載投切等原因導致的電網參數變化帶來的模型失配現象，以得到準確的指令輸出電流，從而能得到更好的治理效果。

技術領域

本發明屬于電網電能質量優化領域，特別涉及一種考慮諧波耦合特性的區域性電網諧波綜合治理的方法，在考慮諧波耦合特性的情況下，利用并聯型有源電力濾波器對電網諧波進行治理的控制方法。

背景技術

隨著近年來電力電子技術的發展，越來越多的電力電子設備諸如整流器、逆變器以及DC-DC變換器因其能夠高效便利地對電能進行變換的特點在電網中得到大量使用。然而，由于電力電子器件本身的非線性特性，電力電子設備的投入不可避免地在電網中產生了大量難以忽視的諧波、無功問題，劣化了電網的電能質量。

為了解決這類問題，各種各樣的電能質量治理設備應運而生，其中有源電力濾波器(APF)由于補償靈活，響應速度快等優勢具有很好的發展前景。有源電力濾波器按照安裝方式可分為并聯型、串聯型兩種，其中并聯型有源電力濾波器(SAPF)的工作方式一般是對問題負載進行就地補償，通過將有源電力濾波器與待治理負載并聯的方式進行補償，首先檢測負載向電網注入的諧波電流，并提取其中諧波分量，之后對諧波電流取反并將其作為主電路的輸出指令，以此指令控制主電路向電網注入與負載相反的電流，從而使流入電網的總電流不含諧波分量，達到諧波抑制的效果。從濾波的角度來看，相當于負載的諧波分量通過有源濾波器流出電網，因此稱之為有源電力濾波器。

當有源濾波器用于對集中的大功率非線性負載進行治理時，能夠取得很好的治理效果。但是，對于含有多個分布式問題負載的區域性電網來說，要使電網整體的電能質量得到優化，按照就地補償的方法則需要多個有源電力濾波器同時進行治理。一方面并不經濟，另一方面，如果因為某些原因導致僅有部分問題負載得到了治理，那么電網的整體電能質量并不能保證一定得到優化，嚴重時甚至會導致電能質量相比于治理前更加惡化。因此，如何利用單臺有源電力濾波器對區域性電網電能質量進行系統級的綜合優化便成為一個值得研究的問題。

發明內容

本發明目的在于克服電網電能質量就地補償時的局限性，提出一種考慮諧波耦合特性的區域性電網諧波綜合治理的方法，能夠對分布有若干諧波源的電網進行綜合治理，使得電網整體的電能質量得到優化，同時在模型中考慮了諧波耦合情況，使模型更加精確，從而能得到更好的治理效果。

本發明是通過以下技術方案來實現：

一種考慮諧波耦合特性的區域性電網諧波綜合治理的方法，包括以下步驟；

步驟1、根據三相整流器的交流側電壓和交流側電流的關系，建立電網的導納模型，并對其進行化簡，得到簡化后的導納模型；

步驟2、定義治理目標函數，并將簡化后的導納模型代入，求解得到SAPF的指令輸出電流I_apf的求解公式；

步驟3、SAPF在線工作時，通過SAPF輸出電流和各節點電壓變化在線獲得電網的阻抗參數，并將阻抗參數代入SAPF的指令輸出電流I_apf的求解公式中，計算得到SAPF指令輸出電流。

優選的，步驟1中所述導納矩陣的建模過程具體如下；

所述交流側電壓和交流側電流的關系如下；

將交流側電壓和交流側電流的關系式展開，得到導納模型；

對導納模型簡化，得到簡化后的的導納模型；