[發(fā)明專利]一種有源電力濾波器架構(gòu)及控制方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210802685.6
• 申請(qǐng)日: 2022-07-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN115133545A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-09-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃琛;臧濤;楊斌;華成超;楊鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)艦船研究設(shè)計(jì)中心
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18;H02J3/01;G06N3/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 胡建平;張宇

1.一種有源電力濾波器架構(gòu)，其特征在于，有源電力濾波器內(nèi)部包括功率輸出模塊、加法器模塊、可變?cè)鲆娣糯竽K、正交信號(hào)生成模塊、搜索算法模塊及諧波抑制效果量化指標(biāo)計(jì)算模塊，其中，有源電力濾波器與電網(wǎng)連接的補(bǔ)償電流注入點(diǎn)后布置一個(gè)電流傳感器；

所述諧波抑制效果量化指標(biāo)計(jì)算模塊，用于在有源電力濾波器向電網(wǎng)饋送補(bǔ)償電流前，對(duì)由電流傳感器獲取的電流監(jiān)測(cè)信號(hào)進(jìn)行分析，找出待抑制的目標(biāo)諧波頻率，得到對(duì)各目標(biāo)諧波頻率的諧波抑制量化指標(biāo)，將諧波抑制量化指標(biāo)作為所述搜索算法模塊的輸入，以由所述搜索算法模塊判斷是否達(dá)到迭代終止條件；

所述正交信號(hào)生成模塊，用于為每一個(gè)目標(biāo)諧波頻率生成一組頻率為目標(biāo)諧波頻率，幅值為1的正交參考信號(hào)，然后通過(guò)所述可變?cè)鲆娣糯竽K對(duì)各組正交參考信號(hào)的幅值進(jìn)行調(diào)制；

所述加法器模塊，用于以調(diào)制后的正交參考信號(hào)之和為目標(biāo)量驅(qū)動(dòng)功率輸出模塊輸出補(bǔ)償電流并注入電網(wǎng)，與干擾電流合成后，在補(bǔ)償電流注入點(diǎn)之后形成補(bǔ)償后的電流；

補(bǔ)償后的電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)信號(hào)作為有源電力濾波器的反饋輸入，由諧波抑制效果量化指標(biāo)計(jì)算模塊計(jì)算諧波抑制效果量化指標(biāo)，結(jié)果輸入搜索算法模塊，搜索算法模塊以迭代更新方式調(diào)整正交參考信號(hào)的幅值，從而持續(xù)改變補(bǔ)償電流的幅值和相位，每次迭代更新正交參考信號(hào)的幅值后，都重新計(jì)算諧波抑制效果量化指標(biāo)，作為下一次迭代過(guò)程的輸入，循環(huán)反復(fù)，諧波抑制效果量化指標(biāo)在數(shù)次迭代過(guò)程中不斷得到優(yōu)化，當(dāng)滿足搜索算法終止條件時(shí)，正交參考信號(hào)的幅值調(diào)整完畢，干擾得到抑制。

2.一種有源電力濾波器的控制方法，其特征在于，包括：

(1)在有源電力濾波器向電網(wǎng)饋送補(bǔ)償電流前，根據(jù)電流傳感器獲取的電流監(jiān)測(cè)信號(hào)確定需要抑制的目標(biāo)諧波頻率f_k，其中，目標(biāo)諧波頻率的個(gè)數(shù)大于等于1，k＝1,2......N，N目標(biāo)諧波頻率的個(gè)數(shù)；

(2)由搜索算法模塊執(zhí)行第一次迭代時(shí)l＝1，相應(yīng)的第一代種群A_jkl和B_jkl記為A_jk1和B_jk1，A_jk1和B_jk1的生成方法為在用戶設(shè)定的區(qū)間內(nèi)生成M×N個(gè)隨機(jī)分布的二維數(shù)組，其中，M為算法種群規(guī)模，j為搜索算法種群中的個(gè)體索引，j＝1,2......M，l＝1,2......R，R為算法最大迭代次數(shù)；

(3)由正交信號(hào)生成模塊對(duì)第1代種群中第1只個(gè)體生成N組正交信號(hào)P_1k1(t)和Q_1k1(t)；

(4)將N組正交信號(hào)P_1k1(t)和Q_1k1(t)之和作為目標(biāo)量L₁₁(t)，以L₁₁(t)驅(qū)動(dòng)功率輸出模塊輸出補(bǔ)償電流至電網(wǎng)，并采集電網(wǎng)上的諧波電流，將采集的時(shí)域電流信號(hào)記為S₁₁(t),t∈[t₁,t₂]，其中，t₁的取值是任意的，但t₁時(shí)刻到t₂時(shí)刻的時(shí)長(zhǎng)應(yīng)等于目標(biāo)諧波頻率所對(duì)應(yīng)周期時(shí)長(zhǎng)的最小公倍數(shù)的整數(shù)倍；

(5)基于S₁₁(t),t∈[t₁,t₂]，令k＝1,2......N，依次計(jì)算第1代種群中第1只個(gè)體對(duì)目標(biāo)諧波頻率成分f_k的抑制效果量化指標(biāo)r_1k1，k＝1,2......N；

(6)令j＝2,3......M，對(duì)第1代種群中其它M-1只個(gè)體，執(zhí)行步驟(3)～步驟(5)，變量下標(biāo)j由1替換為2,3......M，最終得到第1代種群中各個(gè)體對(duì)目標(biāo)諧波頻率為f_k的諧波成分的抑制效果量化指標(biāo)r_jk1，j＝1,2......M，k＝1,2......N；

(7)r_jk1與設(shè)定的門(mén)限比較，如果滿足算法終止條件，則算法提前終止，否則轉(zhuǎn)入步驟(8)；

(8)令l＝2，基于r_jk1以及A_jk1、B_jk1，按照搜索算法流程，計(jì)算A_jk2、B_jk2，并且執(zhí)行步驟(3)～步驟(7)，變量下標(biāo)l由1替換為2，得到第2代種群中各個(gè)體對(duì)目標(biāo)諧波頻率為f_k的諧波成分的抑制效果量化指標(biāo)r_jk2，j＝1,2......M，k＝1,2......N；

(9)依次令l＝3,4......R，基于r_jk2以及A_jk2、B_jk2，執(zhí)行步驟(3)～步驟(8)，變量下標(biāo)l依次替換為3,4......R，從而迭代計(jì)算出后續(xù)所有A_jkl、B_jkl的值，直到迭代次數(shù)達(dá)到算法門(mén)限R為止；

(10)持續(xù)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)諧波狀態(tài)，并對(duì)電流傳感器采集的電流實(shí)時(shí)信號(hào)進(jìn)行頻域變換，并在滿足條件時(shí)，重復(fù)步驟(1)～步驟(9)。