基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法，包括步骤：根据电网阻抗、无功补偿电容阻抗和涌流抑制电抗器阻抗计算出最优谐波电阻值；检测变流器端口电压，通过谐波分离算法得到谐波电压分量，再除以最优谐波电阻值，得到谐波电流指令分量；对变流器直流侧电容电压进行闭环控制，直流侧电压误差信号经调节器后乘以交流侧基波电压相位信号，得到基波电流指令分量；将基波电流指令分量和谐波电流指令分量相加的结果构成变流器电流指令，经过闭环控制，使变流器的输出电流跟踪端口电压，在谐波频段模拟出电阻的特性，进而实现有源谐波电阻阻尼谐振电流放大的功能。本发明用于解决电网阻抗和无功补偿支路谐振的问题。
【专利说明】基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法
【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】，用于并联电容器的谐振抑制，具 体涉及一种基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法。
【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间，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%。其原理是使无功补偿支路在谐波 频率上总是呈现感性，从而避免和电力线路的线路电感发生谐振，进而放大谐波。但是该种 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，而且过大的串联电抗器的容量会导致 运行时无功补偿电容电压增加。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，增加成本，不利于混合滤波器的推广。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是针对并联电容器应用于无功补偿场合时，解决电网阻抗和无功补 偿支路谐振的问题，提供了一种基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法。 该方法具有物理意义明晰、实现简单、性能优异等特点，本发明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能量的损耗。
[0005] 为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
[0006] 基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法，包括W下步骤：
[0007] 1)获取电网阻抗女、无功补偿电容阻抗Z"和涌流抑制电抗器阻抗Zu,然后根据电 网阻抗Z,、无功补偿电容阻抗Z"和涌流抑制电抗器阻抗Zu计算出最优谐波电阻值r。；
[0008] 2)检测变流器端口电压化，通过谐波分离算法得到谐波电压分量U&，再除W最优 谐波电阻值r。，得到谐波电流指令分量（U，Ibh, IJ ;
[0009] 3)对变流器直流侧电容电压进行闭环控制，直流侧电压误差信号经调节器后乘W 交流侧基波电压相位信号，得到基波电流指令分量（Igf，Ibf, Iw);
[0010] 4)将基波电流指令分量（I。,，Ibf, 和谐波电流指令分量Qah, Ibh, 相加的结 果构成变流器电流指令，经过闭环控制，使变流器的输出电流跟踪端口电压，在谐波频段模 拟出电阻的特性，进而实现有源谐波电阻阻尼谐振电流放大的功能。
[0011] 本发明进一步的改进在于，步骤1)中，获取电网阻抗女、无功补偿电容阻抗Za和 涌流抑制电抗器阻抗Zu,求出电网电流谐波含量和无功支路电流谐波含量随 谐波电阻值r的变化曲线；进而根据电网电流的谐波含量原则和并联无功补偿电容器的谐 波保护需求，得出最优谐波电阻值
[001引本发明进一步的改进在于，获取电网阻抗女、无功补偿电容阻抗Z"和涌流抑 制电抗器阻抗Zu,根据电网电流比负载电流增益
【权利要求】
1. 基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法，其特征在于，包括以下步 骤： 1) 获取电网阻抗Zs、无功补偿电容阻抗Zcf和涌流抑制电抗器阻抗Zw，然后根据电网阻 抗Zs、无功补偿电容阻抗Zef和涌流抑制电抗器阻抗Zw计算出最优谐波电阻值ru ; 2) 检测变流器端口电压队，通过谐波分离算法得到谐波电压分量Uui，再除以最优谐波 电阻值ru，得到谐波电流指令分量（Iah, Ibh，IJ ; 3) 对变流器直流侧电容电压进行闭环控制，直流侧电压误差信号经调节器后乘以交流 侧基波电压相位信号，得到基波电流指令分量（Iaf，Ibf，Irf); 4) 将基波电流指令分量（Iaf，Ibf，Irf)和谐波电流指令分量相加的结果构 成变流器电流指令，经过闭环控制，使变流器的输出电流跟踪端口电压，在谐波频段模拟出 电阻的特性，进而实现有源谐波电阻阻尼谐振电流放大的功能。
2. 根据权利要求1所述的基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法，其 特征在于，步骤1)中，获取电网阻抗Zs、无功补偿电容阻抗Zef和涌流抑制电抗器阻抗 求出电网电流谐波含量Ish_?s和无功支路电流谐波含量Iflwms随谐波电阻值r的变化曲线； 进而根据电网电流的谐波含量原则和并联无功补偿电容器的谐波保护需求，得出最优谐波 电阻值ru。
3. 根据权利要求2所述的基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法，其 特征在于，获取电网阻抗Zs、无功补偿电容阻抗Zra和涌流抑制电抗器阻抗Zw，根据电网电
而根据电网电流的谐波含量原则和并联无功补偿电容器的谐波保护需求，得出最优谐波电 阻值ru。
4. 根据权利要求1所述的基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法，其 特征在于，步骤2)中，通过检测变流器端口电压，得到a相电压瞬时值Ua、b相电压瞬时值 Ub以及c相电压瞬时值U。；a相电压瞬时值Ua、b相电压瞬时值Ub以及c相电压瞬时值U。 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 波电压成分Uaf、Ubf及Utf，然后用a相电压瞬时值Ua、b相电压瞬时值U b以及c相电压瞬时 值U。分别减去基波电压成分Uaf、Ubf及Utf，得到谐波电压成分U af、Ubf及Urf，再将谐波电压 成分Uaf、Ubf及Ucf分别除以最优谐波电阻值ru，得到谐波电流指令分量（I ah，Ibh，IJ。
5. 根据权利要求1所述的基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法，其 特征在于，步骤3)中，检测变流器直流侧电容电压，并与变流器直流侧电容电压设定值相 比较，其差值送入电压控制器，电压控制器输出再乘以变流器交流侧基波电压相位信号，最 终得到基波电流指令分量（Iaf，Ibf，Irf)。
6. 根据权利要求1所述的基于注入式的无功补偿电容器的有源谐波电阻控制方法，其 特征在于，步骤4)中，将基波电流指令分量（IaPlwIcf)和谐波电流指令分量 相加，得到变流器电流指令信号变流器电流指令信号（i：, <, /=)构成变 流器电流指令，经过闭环控制，使变流器的输出电流跟踪端口电压，在谐波频段模拟出电阻 的特性，进而实现有源谐波电阻阻尼谐振电流放大的功能。
【文档编号】H02J3/01GK104362645SQ201410583488
【公开日】2015年2月18日 申请日期:2014年10月27日 优先权日:2014年10月27日
【发明者】雷万钧, 聂程, 王跃, 王华佳 申请人:西安交通大学