专利名称：有源电力滤波器的电网电流检测-k值控制法的制作方法
技术领域：
本发明涉及电力系统无功谐波补偿领域，具体涉及一种有源电力滤波器的电网电流检测-K值控制法。
背景技术：
在电力系统无功谐波补偿领域，电网电流补偿输出电流Y、负载电流都是通
过CT及采样电路来测量得到的。然而由于周围环境不理想、CT精度不够高、电子元器件不够精密等因素的限制，测得的结果与被测量实际数值总会存在 一定差别，这种差别称为测量误差。测量误差的存在大大影响了无功谐波补偿装置的控制精度。传统的控制方法，工程技术人员只能通过选用昂贵的高精度CT及电子元器件测量电流，来减少测量误差。为此付出了高昂的成本，而效果并不理想。如果能够通过控制的方式消除测量误差，将大大提高补偿装置的控制精度，减少测量成本，推动整个电力系统无功谐波补偿领域的发展。为了减小系统的给定或扰动稳态误差，一般采用提高开环传递函数中串联积分环节的阶次N，或增大系统的开环放大系数Kk的方法。增大开环增益理论上很容易实现，但有源电力滤波器的控制系统比较复杂，一般为双闭环或多闭环的复合控制系统，需要对电网谐波、无功、零序电流及直流侧电压等多个对象进行控制调节，如何将多个控制对象的开环增益调试到最佳，既能减小稳态误差，又能保证系统的稳定性，这在传统的控制方法里是一个非常大的难题。如果能够对每一个控制对象的开环增益进行单独调试，那么很简单就能将每个控制对象的开环增益调试到最优。但在有源电力滤波器控制系统里，由于多控制对
象的存在，最终计算得到的总误差电流^里通常含谐波、无功、零序电流、直流分量等多个
误差分量，想要对这多个误差分量进行单独调节必须先要利用复杂的数学变换将每一个误差分量分离出来，再进行调节，这样不仅使整个控制算法变得复杂，而且带来了计算误差。
如果能够在输出总误差电流4之前就能够测量到每一个误差分量并单独进行调节，那么以
上问题就能迎刃而解。
发明内容
本发明的目的是提供一种有源电力滤波器的电网电流检测-K值控制法，使有源电力滤波器装置通过控制的方式就能彻底消除电流检测的测量误差。同时，该方法通过测量电网电流来实现，直接对电网谐波、无功、零序电流进行补偿，实现了真正的闭环控制。此夕卜，该方法可对电网谐波、无功、零序电流及直流侧电压的开环增益进行单独调试，只需要很简单的方法就能将每个控制对象的开环增益调试到最优，从而简化了复杂的控制算法并减少了控制系统的调试难度，使系统的稳态误差降到最低。本发明的技术方案如下
一种有源电力滤波器的电网电流检测-K值控制法，其直接检测电网电流&和补偿输出电流L ,而不检测负载电流而是由=In +Ic得到负载电流4 , h加上K倍电网电流L作为新的负载参考电流再通过dqO变换或傅立叶变换将基波分量从i/中分离出去，同时根据补偿需求将无功或零序电流从中分离出去，得到补偿输出谐波、无功、零序参考电流
^，然后通过功率器件向电网注入与<大小相等方向相反的电流。具体的，有源电力滤波器的电网电流检测-K值控制法包括以下步骤
1)检测电网电流&和补偿输出电流八； 2)求负载电流b,；
3)将负载电流I1加上K倍电网电流in作为新的负载参考电流 Λ
=I1+尤X2s =L+(尤+ 1)^ ；
4)通过dqO变换或傅立叶变换将基波分量从<中分离出去，同时根据补偿需求将无功
或零序电流从< 中分离出去，得到补偿输出谐波、无功、零序参考电流<。所述K值的取值是依据闭环系统的输出值来确定；K值取值方法为先通过等步长爬山法取K值，比较不同K值下闭环系统的输出值，从而逼近K值的最优值区域，然后再通过变步长爬山法，比较不同K值下闭环系统的输出值，来精确K值的最优解。步骤4)中的补偿需求是指如果有源滤波器装置需要对谐波、无功、零序电流同时
进行补偿,则只需要将基波分量从^中分离出来得到^，K-包含了补偿输出谐波、无功、零
序等多个参考电流分量，如果不需要对其中一个或多个电流分量进行补偿，则将无需补偿的电流分量同时从< 中分离出来。步骤5)中的功率器件为分立IGBT模块或IPM模块。与现有技术相比，本发明的技术效果在于
电网电流检测-K值控制法通过控制的方式彻底消除了电流检测的测量误差，工程技术人员不再需要通过选用昂贵的高精度CT及电子元器件测量电流，来减少测量误差，只需要选用普通的CT和电子元器件来测量电流即可。这不但大大减少测量成本，也大大提高控制系统的控制精度。电网电流检测-K值控制法可以对谐波、无功、零序电流等多控制对象中的每一个控制对象的开环增益进行单独调节，只需很简单的方法就能将每个控制对象的开环增益调试到最优。因此，电网电流检测-K值控制法也大大简化了复杂的控制算法并减少了控制系统的调试难度，使系统的稳态误差降到最低。
为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对技术中描述所需要使用的附图作简单介绍。图I为本发明有源电力滤波器电网电流检测-K值控制法的原理框图。图2为传统有源滤波器对负载谐波、无功、零序电流补偿的控制原理框图。
图3为电网电流检测-K值控制法对电网谐波、无功、零序电流补偿的控制原理框图。图4为电网电流检测-K值控制法分离电网电流基波简化后的控制原理框图。图5为有源滤波器装置电网电流检测-K值控制法内部原理图。图6a和图6b为负载电流为100A左右，谐波含量为25. 99%时，采用电网电流检测-K值控制法补偿前与补偿后电网电流谐波含量的示意图。图7a和图7b为负载电流为100A左右，谐波含量为46. 82%时，采用电网电流检测-K值控制法补偿前与补偿后电网电流谐波含量的示意图。
具体实施例方式以下结合所有附图和实例对本发明的实施作进一步说明，但本发明的实施和保护不限于此。采用传统的有源电力滤波器控制方法，其电流检测测量误差对系统误差的影响如下
传统的有源电力滤波器控制，是通过检测补偿输出电流I和负载电流未实现的。其
对负载谐波、无功、零序电流进行补偿的控制原理框图如图2所示。因为直流侧电压为一定值，对控制精度要求相对而言并不是很高，在此不做考虑。为分析测量误差对系统误差的影响，在此设定以下参数
K为滤波器补偿输出电流的检测量；
^为滤波器补偿输出电流的实际量；
&为负载电流的检测量；
^为负载电流的实际量；
为负载电流分离基波后的检测量；
C为负载电流分离基波后的实际量；
&为补偿输出电流L的相对测量误差；
%为负载电流的相对测量误差；
根据相对误差的定义，^^和％定义如下
(I)
I U- 一 I
^ = (2) h
因为补偿参考电流G是由负载电流分离出基波后得到的，其包含负载电流的谐波、无功、零序电流分量，所以< 的相对测量误差与相等，即
权利要求
1.一种有源电力滤波器的电网电流检测-K值控制法，其特征在于直接检测电网电流和补偿输出电流\ ,而不检测负载电流而是由h =h +h得到负载电流b , h加上K倍电网电流作为新的负载参考电流i/，再通过dqO变换或傅立叶变换将基波分量从i/中分离出去，同时根据补偿需求将无功或零序电流从中分离出去，得到补偿输出谐波、无功、零序参考电流然后通过功率器件向电网注入与< 大小相等方向相反的电流。
2.一种有源电力滤波器的电网电流检测-K值控制法，其特征在于包括以下步骤 检测电网电流t和补偿输出电流冬； 求负载电流t； 将负载电流I1加上K倍电网电流in作为新的负载参考电流 Λ h =h +^xh +(Γ + 1) κ ； 通过dqO变换或傅立叶变换将基波分量从< 中分离出去，同时根据补偿需求将无功或零序电流从< 中分离出去，得到补偿输出谐波、无功、零序参考电流。
3.通过功率器件向电网注入与<大小相等方向相反的电流。
4.根据权利要求2所述的电网电流检测-K值控制法，其特征在于步骤4)中的补偿需求是指如果有源滤波器装置需要对谐波、无功、零序电流同时进行补偿，则只需要将基波分量从G中分离出来得到G包含了补偿输出谐波、无功、零序等多个参考电流分量，如果不需要对其中一个或多个电流分量进行补偿，则将无需补偿的电流分量同时从< 中分离出来。
5.根据权利要求2所述的电网电流检测-K值控制法，其特征在于步骤5)中的功率器件为分立IGBT模块或IPM模块。
6.根据权利要求f4任一项所述的电网电流检测-K值控制法，其特征在于所述K值的取值是依据闭环系统的输出值来确定；κ值取值方法为先通过等步长爬山法取K值，比较不同K值下闭环系统的输出值，从而逼近K值的最优值区域，然后再通过变步长爬山法，比较不同K值下闭环系统的输出值，来精确K值的最优解。
全文摘要
本发明公开了一种有源电力滤波器的电网电流检测-K值控制法，具体是直接检测电网电流和补偿输出电流，而不检测负载电流，而是由得到负载电流，加上K倍电网电流作为新的负载参考电流，再通过dq0变换或傅立叶变换将基波分量从中分离出去，同时可以根据补偿需求将无功或零序电流从中分离出去，得到补偿输出谐波、无功、零序参考电流，然后通过功率器件向电网注入与大小相等方向相反的电流。该方法通过控制的方式彻底消除电流检测的测量误差。同时，该方法通过测量电网电流来实现，直接对电网谐波、无功、零序电流进行补偿，实现了真正的闭环控制。本发明还简化了复杂的控制算法并减少了控制系统的调试难度，使系统的稳态误差降到最低。
文档编号H02J3/18GK102882209SQ20121032223
公开日2013年1月16日 申请日期2012年9月1日 优先权日2012年9月1日
发明者田新良, 杨苹, 张金国 申请人:华南理工大学