基于谐波电压选择补偿的有源滤波器控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于谐波电压选择补偿的有源滤波器控制方法，具体通过引入基波和各次谐波自适应滤波环节的步长因子，采用递推迭代快速准确地计算各次电压分量的权系数，并且克服了传统滑动傅里叶变换计算量大、耗费资源大的缺点；通过重构各次谐波分量，实现各次谐波电压的选择补偿，并根据各次谐波含有率的大小，采用自适应算法调整各次谐波电导增益，不受线路参数不确定性和时变性的影响，克服了固定增益的缺点；该控制方法在系统电压畸变严重和不对称运行方式时，均能准确地提取各次谐波电压分量和电导增益的自适应调整，稳定性高，跟踪速度较快。
【专利说明】基于谐波电压选择补偿的有源滤波器控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于电力系统谐波治理【技术领域】，涉及一种有源滤波器抑制谐波电压放大的控制方法，具体涉及一种基于谐波电压选择补偿的有源滤波器控制方法。
【背景技术】
[0002]为了补偿无功功率，提高功率因数，通常在变电站和工厂中并联较大的功率因数校正电容器，而系统传输线上存在线路等效电感，由于背景谐波的存在，电容器与线路电感可能构成串并联谐振电路，引起一定频率的谐波发生谐振并在传输线上传播。无论是串联谐振，还是并联谐振，都会导致电网电压严重畸变，既降低了电力系统的供电质量，又不利于用电设备的正常运行，甚至威胁用户设备和电网的安全运行。
[0003]通过并联基于电压检测的有源滤波器实现谐波阻尼，减弱背景谐波在电网中的谐振传播，为用户提供高质量的电能。但目前对基于谐波阻尼的有源滤波器控制方法的研究较少，并且是在已知背景谐波电压的谐波分布的情况下进行谐波电压阻尼，控制方式较为单一，无法满足谐波电压分布次数较广且畸变程度较大的情况，通常的方法是采集APF安装点的三相电压，通过park变换至dq坐标系后经高通滤波器得到电压谐波分量，乘以电导增益K后得到APF补偿电流的参考值，但是Keiji Wada在“Considerations of a Shunt Active Filter Based on Voltage Detection forInstallation on a Long Distribution Feeder, IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRYAPPLICATIONS, VOL.38，N0.4，JULY/AUGUST2002”通过计算线路的阻抗推导电导增益K，该方法在系统背景谐波和线路参数已知的情况下能达到很好的谐波阻尼效果。其不足之处是该方法受线路参数的不确定性和时变性的影响，很难通过计算得到电导增益K，因此该方法在实际应用中难以实现，可能导致安装点电压谐波降低，其余无APF的安装点谐波放大，难以应用于谐波电压次数不确定且响应速度要求较高的场合。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服现有谐波阻尼控制算法存在的上述问题，提出一种谐波电压选择补偿的控制方法。
[0005]本发明的具体技术方案为:一种基于谐波电压选择补偿的有源滤波器控制方法，具体包括如下步骤:
[0006]SI，以APF并网点的三相电压UL为基准，建立基于自适应滤波的谐波电压分解算法模型，实现各次谐波分量的检测；利用检测得到的各次谐波分量反馈得到的基波和各次谐波分量之和，并与实测系统电压信号作差，然后通过闭环的方式获取各次谐波分量；
[0007]S2，根据SI获得的各次谐波分量和基波分量，根据各次谐波含有率的大小，采用谐波增益自适应调整算法设计各次谐波电导增益Kh，然后分别将各次谐波电压ULh与增益Kh进行乘积运算，求和即获得APF参考电流iMf ；
[0008]S3，APF直流侧电容电压与参考电压进行比较，对其误差进行比例积分控制，形成电压外环；根据S2获得的APF参考电流与电压外环的输出值进行求和运算，将和运算的结果与APF输出侧的三相电流比较，对其误差进行比例积分控制，形成电流内环，将电流内环的输出值作为驱动和控制逆变器开关开通和关断PWM脉冲信号，使得逆变器能够实现谐波电压的有效阻尼。
[0009]进一步的，步骤SI中建立基于自适应滤波的谐波电压分解算法模型的具体过程为:以A相电压为例，记为Vsa(t)，由基波和各次谐波频率的分量组成，设电压信号ULa在第tk个时段采样值Uh(tk)的傅立叶展开式为:
[0010]
【权利要求】
1.基于谐波电压选择补偿的有源滤波器控制方法，具体包括如下步骤: SI，以APF并网点的三相电压UL为基准，建立基于自适应滤波的谐波电压分解算法模型，实现各次谐波分量的检测；利用检测得到的各次谐波分量反馈得到的基波和各次谐波分量之和，并与实测系统电压信号作差，然后通过闭环的积分迭代过程获取各次谐波分量; S2，根据SI获得的各次谐波分量和基波分量，根据各次谐波含有率的大小，采用谐波增益自适应调整算法设计各次谐波电导增益，然后分别将各次谐波分量与各次谐波电导增益进行乘积运算，求和即获得APF参考电流； S3 JfAPF直流侧电容电压与参考电压进行比较，对其误差进行比例积分控制，形成电压外环；根据S2获得的APF参考电流与电压外环的输出值进行求和运算，将和运算的结果与APF输出侧的三相电流比较，对其误差进行比例积分控制，形成电流内环，将电流内环的输出值作为驱动和控制逆变器开关开通和关断PWM脉冲信号，使得逆变器能够实现谐波电压的有效阻尼。
2.根据权利要求1所述的基于谐波电压选择补偿的有源滤波器控制方法，其特征在于，步骤SI中建立基于自适应滤波的谐波电压分解算法模型的具体过程为: 以A相电压为例，记为Vsa(t)，由基波和各次谐波频率的分量组成，设电压信号ULa在第tk个时段采样值Uh(tk)的傅立叶展开式为:
3.根据权利要求2所述的谐波电压选择补偿的控制方法，其特征在于，步长因子y满足如下的约束条件:
0< U <2/Afflax 其中，X max为矩阵R的最大特征值。
4.根据权利要求2或3所述的基于谐波电压选择补偿的有源滤波器控制方法，其特征在于，步骤S2中基于谐波增益自适应调整算法设计各次谐波电导增益Kh的具体过程为: 根据步骤SI计算在第tk、第V1个时段h次谐波电压的幅值分别为: Mh-)=柄％ ⑷' 输i) = ^t1)2 Hbt1)2根据谐波含有率的计算公式得知，在第tk、第个时段h次谐波电压含有率为:
5.根据权利要求2或3所述的基于谐波电压选择补偿的有源滤波器控制方法，其特征在于，所述的系数B=0.99, m=10。
【文档编号】H02J3/01GK103427421SQ201310389027
【公开日】2013年12月4日 申请日期:2013年8月30日 优先权日:2013年8月30日
【发明者】韩杨 申请人:电子科技大学