[發(fā)明專利]一種并聯型有源電力濾波器的自適應控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911399252.5
• 申請日: 2019-12-30
• 公開（公告）號: CN111130123A
• 公開（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設計）人: 裴雪軍;劉燕華;范佳雯
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 華中科技大學專利中心 42201
• 代理人: 李智

本發(fā)明公開了一種并聯型有源電力濾波器的自適應控制方法?；谶f歸式離散傅里葉變換，計算并聯型有源電力濾波器已經用于補償的輸出電流有效值以及非線性負載的待補償的各次諧波電流有效值，在此基礎上得到并聯型有源電力濾波器的剩余補償容量，推導其可以進一步補償的諧波次數以及系數。利用二階廣義積分器提取相應待補償次數的諧波，結合補償系數，得到實際待補償的電流。將所述實際待補償的各次電流的總和作為指令電流，利用PI控制與重復控制相結合的復合控制策略進行集中式跟蹤。該發(fā)明可以使得并聯型有源電力濾波器輸出容量逼近額定容量，最大程度改善電網側電流波形，提高并聯型有源電力濾波器的裝置利用率。

技術領域

本發(fā)明屬于并聯型有源電力濾波器控制技術領域，更具體地，涉及一種并聯型有源電力濾波器的自適應控制方法。

背景技術

由于電力電子裝置的應用日益廣泛，諧波和無功電流大量涌入公共電網，對公共電網的電能質量產生了嚴重影響。目前提高電網電能質量的方法主要分為兩種，一種是對電力電子裝置本身進行改造以減少諧波和無功產生的主動型治理；另一種是裝設補償裝置對諧波和無功進行補償的被動型治理。其中，有源電力濾波器以動態(tài)、靈活的獨特優(yōu)勢成為了治理諧波、改善電能質量最有效的手段，也受到了國內外的廣泛關注。

并聯型有源電力濾波器可以靈活準確地補償線性負荷產生的無功功率以及非線性負載產生的畸變功率。但由于設計容量的限制，并聯型有源電力濾波器用于大容量負載系統(tǒng)時，常常無法對線路中的諧波和無功電流進行完全補償。為了解決這類問題，國內提出了針對并聯型有源電力濾波器的補償電流進行限幅控制，使得其能夠對負載電流進行部分補償。

目前國內針對并聯型有源電力濾波器的限幅控制策略所提出的方法主要有三種：一種是直接將指令電流峰值限制在設計容量以內的截斷限流控制策略；另一種是對整機輸出容量成比例縮小的容量比例限流控制策略；此外還有逐次補償諧波電流以逼近并聯型有源電力濾波器容量的諧波分次補償控制策略。截斷限流策略雖然實現方法簡單，但會產生新的諧波頻譜分量；容量比例限流對輸出容量成比例縮小的同時也削弱了并聯型有源電力濾波器的補償效果。諧波分次補償策略幾乎不會引入新的諧波，而且對濾波效果的影響也很小，因此具有明顯的優(yōu)勢，實際應用也比較多。

目前針對于并聯型有源電力濾波器諧波分次補償控制策略的研究，主要分為兩類。這兩類研究在控制算法的不同主要表現在諧波檢測方式有所區(qū)別。一類是利用傅里葉變換計算得到，另一類是將不同頻次諧波利用多同步旋轉坐標系分別變換得到相應直流量再進行檢測?？刂屏鞒讨饕窍雀鶕枨筮x擇諧波補償頻次，然后用對應的PI控制器分次進行電流跟蹤。這種方法能夠使得諧波補償頻次可選且電流跟蹤效果好。但利用傅里葉變換檢測諧波時需要進行大量的計算，程序占用內存非常大；而利用多同步旋轉坐標系時需要多次進行坐標變換再提取相應直流量，每次只能提取單次諧波，過程相對繁瑣。此外，這些研究在指令電流跟蹤方面主要都采用分散式控制，導致電流環(huán)需要多個PI控制器，系統(tǒng)復雜，而且隨著控制器數目增多，參數難以整定，容易出現控制系統(tǒng)穩(wěn)定性問題。

與此同時，當負載發(fā)生突變時，上述研究均無法做到對諧波補償電流進行自適應調整。在不改變硬件條件的情況下，難以做到盡可能提高有源電力濾波器的有效利用率。

發(fā)明內容

針對現有技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種并聯型有源電力濾波器的自適應控制方法，當諧波嚴重且負載多變時并聯型有源電力濾波器能夠進行自適應控制，最大化地改善電網側電流波形，提高有源電力濾波器的利用率。

為實現上述目的，本發(fā)明提供了一種基于遞歸式離散傅里葉變換和二階廣義積分算法的并聯型有源電力濾波器的自適應控制方法。根據并聯型有源電力濾波器容量以及諧波畸變功率的公式，計算得到并聯型有源電力濾波器實際已經用于補償的容量以及待補償的負載諧波畸變功率，進一步分析可得并聯型有源電力濾波器還可以用于諧波補償的剩余容量。通過自適應控制調整并聯型有源電力濾波器的輸出容量，使得其盡可能接近裝置剩余容量，有效改善電網側電流波形，提高并聯型有源電力濾波器的容量利用率。