一种应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法，包括：1)根据电网阻抗Zs及无功补偿网络阻抗Zf得最优谐波电阻ru；2)检测无功补偿支路电流If，再根据无功补偿支路电流If通过检测算法得谐波电流Ifh，然后根据最优谐波电阻ru及谐波电流Ifh得谐波电压指令；3)检测变流器直流侧电压，然后将变流器直流侧电压与预设电压值的差值乘以变流器交流侧电流的相位，得基波电压指令；4)将基波电压指令与谐波电压指令相加的结果与变流器交流侧电压反馈信号相减，再对相减的结果进行误差累计，并根据误差累计的结果生成谐波电压，然后根据所述谐波电压控制有源谐波电阻抑制谐振。本发明通过对有源谐波电阻的控制实现谐振抑制，操作简单。
【专利说明】-种应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于电力系统的电能质量控制【技术领域】，涉及一种应用于并联电容器的有 源谐波电阻的控制方法。
【背景技术】
[0002] 在电力系统中，并联电容器常常用来进行无功补偿。但是随着非线性负载在电力 系统中的广泛应用，会产生谐波电流和谐波电压，加上电网背景谐波，都会导致无功补偿电 容器和电网线路电感发生谐振，触发并联电容器的谐波保护而跳闸，影响正常的无功补偿。
[0003] 通常情况下，会在电容器接串联电抗器来抑制谐振。串联电抗器的设计方法如下： 当电网谐波含量最低次是3次时，串联电抗器容量是并联电容器的12% ;当电网谐波含量 最低次是5次时，串联电抗器容量是并联电容器的5%。这样的效果是无功补偿支路在谐波 段总是呈现感性，谐波电流不会被放大。但是这种方法有一定的局限性，当电网谐波频谱发 生改变时，串联电抗器并不能保证无功支路在所有谐波段总是呈现感性，谐波还是有被放 大的可能。而频繁的改变串联电抗器的容量会给实际操作上带来很大麻烦。另一种方法是 使用混合有源电力滤波器进行谐振抑制，但是混合滤波器对系统参数很敏感，系统参数的 变化会使其控制效果变差。另外，在高压系统中，会增设电压电流传感器，相应得成本会提 高，不利于混合滤波器的推广。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种应用于并联电容器的有 源谐波电阻的控制方法，该控制方法通过对有源谐波电阻的控制实现谐振抑制，操作简单， 应用于大电网无功补偿时，可在有效阻尼谐振的同时降低有功损耗以及减少对无功补偿容 量的影响。
[0005] 为达到上述目的，本发明所述的应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法包 括以下步骤：
[0006] 1)获取电网阻抗zs及无功补偿网络阻抗zf，然后根据电网阻抗z s及无功补偿网 络阻抗zf得最优谐波电阻ru ;
[0007] 2)检测无功补偿支路电流If，再根据无功补偿支路电流。通过检测算法得谐波电 流I fh，然后根据最优谐波电阻ru及谐波电流1&得谐波电压指令（U^U^UJ ;
[0008] 3)检测变流器直流侧电压，然后将变流器直流侧电压与预设电压值的差值乘以变 流器交流侧电流的相位，得基波电压指令（U af，Ubf，Urf);
[0009] 4)将基波电压指令（Uaf，Ubf，Urf)与谐波电压指令相加的结果与变流 器交流侧电压反馈信号相减，再对相减的结果进行误差累计，并根据误差累计的结果生成 谐波电压，然后根据所述谐波电压控制有源谐波电阻抑制谐振。
[0010] 步骤1)的具体操作为：
[0011] 11)获取电网阻抗zs及无功补偿网络阻抗zf，再根据电网阻抗Z s&无功补偿网络 阻抗zf得电网电流谐波含量Ish MS及无功电流谐波含量Ifh MS分别与谐波电阻r的函数关 系，然后根据所述函数关系与并联电容器谐波保护需求得最小谐波电阻rmin ;
[0012] 12)当变流器存在开关延时及采样延时时，有源谐波电阻r的传递函数为
【权利要求】
1. 一种应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法，其特征在于，包括以下步骤： 1) 获取电网阻抗Zs及无功补偿网络阻抗Zf，然后根据电网阻抗Zs及无功补偿网络阻 抗4得最优谐波电阻ru; 2) 检测无功补偿支路电流If，再根据无功补偿支路电流If通过检测算法得谐波电流 Ifh，然后根据最优谐波电阻ru及谐波电流4得谐波电压指令（Uah，Ubh，Uj; 3) 检测变流器直流侧电压，然后将变流器直流侧电压与预设电压值的差值乘以变流器 交流侧电流的相位，得基波电压指令（Uaf，Ubf，Urf); 4) 将基波电压指令（Uaf，Ubf，Urf)与谐波电压指令（Uah，Ubh，UJ相加的结果与变流器交 流侧电压反馈信号相减，再对相减的结果进行误差累计，并根据误差累计的结果生成谐波 电压，然后根据所述谐波电压控制有源谐波电阻抑制谐振。
2. 根据权利要求1所述的应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法，其特征在 于，步骤1)的具体操作为： 11) 获取电网阻抗Zs及无功补偿网络阻抗Zf，再根据电网阻抗Zs及无功补偿网络阻抗 Zf得电网电流谐波含量Ish 及无功电流谐波含量Ifhfms分别与谐波电阻r的函数关系，然 后根据所述函数关系与并联电容器谐波保护需求得最小谐波电阻rmin ; 12) 当变流器存在开关延时及采样延时时，有源谐波电阻r的传递函数为 /^=(7^ +以7^ + 1)，其中,1'，为开关周期,Ts为采样周期,S为连续频域变量,再根据所 2 2 述有源谐波电阻r的传递函数r(s)绘制谐波电阻开环传递函数的bode图，并根据所述谐 波电阻开环传递函数的bode图及系统稳定性需求得最大谐波电阻1*_ ; 13) 谐波电阻r在基波段反馈的能量Prt =Pril-Pltjss，其中，Pril为谐波电阻r在谐波段 吸收的能量，Pltjss为变流器的损耗，然后根据谐波电阻r在基波段反馈的能量Prf及反馈能 量需求得最优谐波电阻ru，其中，最优谐波电阻ru的阻值位于最大谐波电阻rmax的阻值与最 小谐波电阻rmin的阻值之间。
3. 根据权利要求1所述的应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法，其特征在 于，步骤2)的具体操作为： 检测无功支路电流，得无功支路的a相电流Ia、b相电流Ib及c相电流I。，所述无功支 路的a相电流Ia、b相电流Ib及c相电流I。依次经CLARKE变换、PARK变换、低通滤波器滤 波处理、PARK反变换、CLARKE反变换后得基波成分电流Iaf、电流Ibf及电流Irf，然后将电流 Iaf、电流Ibf及电流Icf分别与无功支路的a相电流Ia、b相电流Ib及c相电流I。相减得谐 波成分电流Iah、电流Ibh及电流U，然后将电流Iah、电流Ibh及电流Idl分别与最优谐波电阻 ru相乘，得谐波电压指令（Uah，Ubh，UJ。
4. 根据权利要求2所述的应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法，其特征在 于，步骤11)的具体操作为： 获取电网阻抗Zs及无功支路阻抗Zf，再根据电网阻抗Zs及无功支路阻抗Zf得电网电 流Is比负载电流Il增益G=f=z ，然后根据电网电流比负载电流增益Gs及非 线性负载中各次谐波含量Iui得电网电流谐波含量Islwms : '、Λ?κ= ( 1 ) 其中，Ish为电网各次谐波电流； I,z 无功支路电流比负载电流增益G/ =^= 7 ^，根据无功支路电流比负载电流增 1L Zs+Zf+r 益Gf及非线性负载中各次谐波含量Iui得无功电流谐波含量Ifhnns: Iβ - rms = ( 2 ) 其中，Ifh为无功支路各次谐波电流；根据式（1)、式（2)及并联电容器谐波保护需求得 最小谐波电阻rmin。
5. 根据权利要求2所述的应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法，其特征在 于，步骤12)的具体操作为： y、r r{s)=----- 当变流器存在开关延时及采样延时时；谐波电阻 j+ + ^，其中，Tw为开 Γ ⑴=_r_ 关周期，Ts为采样周期，则系统开环传递函数' _ + 1)(7：+ 1)(z、+ & )，绘制谐波 电阻开环传递函数的bode图，根据稳定性及系统稳定性需求得最大谐波电阻rmax。
6. 根据权利要求2所述的应用于并联电容器的有源谐波电阻的控制方法，其特征在 于，所述谐波电阻r在谐波段吸收的能量A 。
【文档编号】H02J3/01GK104269850SQ201410369844
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】张凯, 雷万钧, 张祥, 王跃 申请人:西安交通大学