[發(fā)明專利]基于時間微增量分解的有源濾波器無功與諧波補償方法

有效

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• 申請日: 2020-12-23
• 公開（公告）號: CN112670993B
• 公開（公告）日: 2022-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 王春生;何書航;曹原;劉子建
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 廣州市紅荔專利代理有限公司 44214
• 代理人: 胡昌國

1.一種基于時間微增量分解的有源濾波器無功與諧波補償方法，其特征在于：包括以下步驟：

S1、電壓向量由三相坐標系進行Clark變換到兩相旋轉坐標系；

S2、通過低通濾波器，濾除二次及以上諧波，保留電壓正序負序基波分量；

S3、引入時間微增量，并進行分解，得到關于α、β坐標系下電壓的共軛向量；引入時間微增量到α、β坐標系下的形式為：其中，U_α、U_β分別為電壓向量在α、β坐標系下濾除二次及以上的諧波后在t時刻α、β軸上的電壓向量；Δt為引入極小的時間微增量；ω為電網(wǎng)旋轉角頻率；U+、U-分別為正序、負序基波電壓的幅值；分別為正序、負序電壓的初相；

S4、由步驟S3所得α、β坐標系下電壓的共軛向量與原向量進行變換，得到電壓正序基波向量，變換方程為：

其中U_α+、U_β+分別為電壓在α、β軸上正序基波分量，分解后得到的α、β坐標系下電壓的共軛向量的形式為：

其中，U_α*、U_β* 分別為α、β坐標系下電壓的共軛向量，U_α(t-Δt)、U_β(t-Δt)分別為t-Δt時刻電壓在α、β軸上的電壓向量；

S5、電壓向量由兩相旋轉坐標系進行Clark反變換到三相坐標系；

S6、負載電流正序基波分量與實際負載電流作差得出負載電流諧波分量，通過低通濾波器一，調節(jié)負載電流正序基波分量的相位，從而調節(jié)有源濾波器輸出的補償諧波電流的相位與實際負載電流諧波的相位相同；

S7、通過設計電網(wǎng)電壓的時間微增量分解低通濾波器二，調節(jié)電網(wǎng)電壓正序基波分量的相位，從而調節(jié)有源濾波器輸出補償無功電流的相位與實際電網(wǎng)無功電流相位相同，并利用瞬時無功功率理論求得負載電流無功分量；

S8、有源濾波器直流側電壓通過PI控制，PI控制的輸出加入到電網(wǎng)有功電流上，使直流側電容與電網(wǎng)發(fā)生能量互換，穩(wěn)定直流側電壓。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于時間微增量分解的有源濾波器無功與諧波補償方法，其特征在于：所述步驟S6中，設計的低通濾波器一，使低通濾波器輸入量與輸出量的相位差為360°，即所得負載電流正序基波分量與實際負載電流相位相差360°，在旋轉α、β坐標系下，負載電流向量與負載電流正序基波分量重合。

3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于時間微增量分解的有源濾波器無功與諧波補償方法，其特征在于：所述步驟S7中，通過低通濾波器二，使低通濾波器輸入量與輸出量的相位差為90°，即所得電網(wǎng)電壓正序基波分量與實際電網(wǎng)電壓相位相差90°，在旋轉α、β坐標系下，電網(wǎng)電壓向量超前電網(wǎng)電壓正序基波分量90°。

4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于時間微增量分解的有源濾波器無功與諧波補償方法，其特征在于：所述步驟S7中，有源濾波器輸出無功電流在α、β坐標系下的分量為：其中，i_qα、i_qβ為有源濾波器實際補償無功電流在α、β坐標系下的分量，i_α+、i_β+分別為負載電流在α、β軸上正序基波分量。

5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于時間微增量分解的有源濾波器無功與諧波補償方法，其特征在于：所述步驟S8中，有源濾波器直流側電壓通過PI控制，得到電流調節(jié)信號Δi_p，將Δi_p以電網(wǎng)有功電流的相位在旋轉α、β坐標系下分解，其表達式為：再經(jīng)過反Clark變換到三相坐標系下，作為有源濾波器輸出電流的有功電流參考值。