[發明專利]基于無功功率最小化的雙閉環混合型有源濾波器及方法在審

申請號：	202011442083.1	申請日：	2020-12-08
公開（公告）號：	CN112467758A	公開（公告）日：	2021-03-09
發明（設計）人：	金濤;崔憲陽;李澤文;張鐘藝	申請（專利權）人：	福州大學
主分類號：	H02J3/18	分類號：	H02J3/18;H02J3/01
代理公司：	福州元創專利商標代理有限公司 35100	代理人：	陳明鑫;蔡學俊
地址：	350108 福建省福州市***	國省代碼：	福建;35
權利要求書：	查看更多	說明書：	查看更多
摘要：
搜索關鍵詞：	基于無功功率最小化閉環混合有源濾波器方法
鉆瓜網技術展會專利詞庫專利權人專利榜在售專利公布日期熱門專利

【說明書】：

發明涉及一種基于無功功率最小化的雙閉環混合型有源濾波器，包括諧波提取模塊、有源濾波部模塊、無源濾波模塊、預充電模塊；所述諧波提取模塊、有源濾波部模塊和預充電模塊依次相連；所述預充電模塊還分別與無源濾波模塊和三相整流負載相連接。本發明控制策略簡單，系統穩定性好，不會降低系統功率因數，同時組合了有源濾波器和無源濾波器的優點，有較好的電流補償作用。

技術領域

本發明涉及電能質量及電力諧波治理領域，具體涉及一種基于無功功率最小化的雙閉環混合型有源濾波器的控制方法。

背景技術

隨著電力電子技術的發展，電力電子器件的使用也越來越頻繁，也有越來越多的非線性的器件，比如整流器，變頻電動機，起重機等接入電網，伴隨著這些非線性的器件的使用，同時有著大量的諧波注入電網，過高的諧波有十分巨大的危害，不僅僅對用戶側的器件的使用，電能的穩定有影響，也對電網側的保護裝置有顯著的影響，關于對非線性負載所產生的諧波濾除的濾除，是電力電子工程師們重點關注解決的問題。

目前關于諧波的治理，有兩個方向，第一個是從用戶角度出發，研制出低諧波量的裝置，通過改進硬件結構，控制算法等，減少用戶側使用的設備所產生的諧波對電網電流的污染。另一個是在電路中增加濾波器，對諧波進行定向的補償，從而減少諧波對電網的污染。關于現在使用的濾波器，可分為兩種，分別是有源濾波器和無源濾波器。無源濾波器結構簡單，穩定性高，便于維護，使用十分廣泛，但是補償精度低，靈活性差，難以應付多變的負載結構；有源濾波器是采用可控的開關器件，定向檢測諧波電流，對諧波電流進行補償，充當一個可控電流源的作用，有較高的補償效果，且響應速度十分快，但是結構較為復雜，成本高，且受控于開關器件的頻率特性，也難以實現對諧波的全部補償。因此目前混合型的濾波器應用較為廣泛。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種基于無功功率最小化的雙閉環混合型有源濾波器的控制方法，使用雙閉環的PI控制，定向跟蹤諧波電流，對其定向補償，之后通過設計無源濾波器，輔助有源濾波器補償高次諧波，并吸收系統無功功率。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于無功功率最小化的雙閉環混合型有源濾波器，包括諧波提取模塊、有源濾波部模塊、無源濾波模塊、預充電模塊；所述諧波提取模塊、有源濾波部模塊和預充電模塊依次相連；所述預充電模塊還分別與無源濾波模塊和三相整流負載相連接。

進一步的，所述有源濾波部模塊主體結構采用NPC型三電平結構。

進一步的，所述預充電模塊由接觸器和預充電電阻組成，用于測量電容電壓，當達到預設要求時，短路掉預充電電阻。

進一步的，所述無源濾波器由濾波電感和濾波電容組成。

一種基于無功功率最小化的雙閉環混合型有源濾波器的控制方法，包括以下步驟：

步驟S1:通過諧波電流檢測模塊采用ip-iq獲取需要濾波器補償的諧波電流；

步驟S2:啟動有源濾波模塊，通過預充電模塊，給電容充電，并采用PI控制器控制電電容電壓穩定；

步驟S3:通過PI控制器控制電流，對諧波電流進行跟蹤，生成與諧波電流相反的補償電流，將其注入電網，實現對諧波電流的初步補償；

步驟S4:分析補償電流特性，在補償諧波電流的同時，根據電路無功功率最小化原則，設定無源濾波模塊參數，定向補償受于APF功能限制，所未補償的高次諧波部分。