一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法与流程

本发明涉及无功补偿，尤其是指一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法。

背景技术：

1、静止无功发生器svg因其良好的滤波效果和较短的响应时间等特性已经在电网中得到了广泛的应用，逐渐成为电网无功补偿设备里的重要部分。现有技术中，中高压svg一般由控制器、功率单元组、各类传感器、互感器、风机组以及相关柜体组成，其中，控制器通过各类传感器和互感器采集相关的电压、电流和开关状态等信息，根据所需要的补偿模式作出决策来控制功率单元组工作，从而实现电网的无功补偿。svg首先检测负载电流，从负载电流中提取谐波分量，然后将其取反后作为补偿指令添加到无功电流指令中，通过并网电抗器将谐波发送到电网侧，使其与负载电流中的谐波相互抵消，达到补偿谐波电流的目的。而svg的无功补偿效果主要取决于谐波补偿参考电流的准确提取与电流控制的精确实现。

2、目前谐波提取算法有很多种，如基于fft的高精度谐波检测算法，该方法虽然能实现整数次谐波的分析和检测，但计算过程相对比较复杂，且有较大的计算延时，给谐波补偿带来很大误差；基于瞬时无功功率理论谐波电流提取方法有三种：p-q法、ip-iq法及d-q法。p-q法测量电网电压畸变时会存在较大的误差，适用范围有一定的局限性；d-q法无法将有功分量和无功分量分开，均无法适用需要进行无功补偿情况下电网的谐波提取。而ip-iq法虽然适用范围相对较广，在电网电压畸变和电网电压不对称的情况下都可以使用，该方法会对基波以外的所有次谐波进行全提取，但链式svg带宽有限，不能处理所有频次的谐波，该方法难以适应以链式svg进行无功补偿的应用场景，且ip-iq法计算量较大，难以满足电网无功补偿的实时性要求。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的缺点，提供一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，能够以d-q坐标变换理论为基础，将坐标旋转角度和旋转方向做相应改变，从而检测出电网的正序谐波分量和负序谐波分量，再通过链式svg将叠加检测出的谐波分量的无功指令电流发送至电网，实现无功补偿，能够解决现有的谐波提取算法中ip-iq法存在的无法适应链式svg的无功补偿应用场景以及计算量过大的问题，能够在保障适应通过链式svg对任意次谐波进行无功补偿的应用场景的同时，降低计算量，满足电网无功补偿的实时性要求。

2、本发明的目的是通过下述技术方案予以实现：

3、一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，包括，

4、获取电网的电流数据，确定坐标旋转角度和旋转方向；

5、基于坐标旋转角度和旋转方向，根据电流数据通过d-q旋转坐标变换获取电网的正序谐波分量和负序谐波分量；

6、将获取的正序谐波分量和负序谐波分量叠加至无功指令电流上，将叠加后的无功指令电流通过高压链式svg发送到电网，对任意次谐波进行补偿。

7、进一步的，所述基于坐标旋转角度和旋转方向，根据电流数据通过d-q旋转坐标变换获取电网的正序谐波分量和负序谐波分量，包括，将选定次谐波的角频率作为坐标旋转角度，并根据选定次谐波的相序确定旋转方向，基于坐标转换得到d-q坐标系下的直流量，得到正序谐波分量和负序谐波分量。

8、进一步的，所述基于坐标转换得到d-q坐标系下的直流量前，还根据基于双同步坐标系的解耦软件锁相对电网当前的相位角进行计算，并根据计算得到的电网当前的相位角进行坐标转换。

9、进一步的，所述基于坐标转换得到d-q坐标系下的直流量，得到正序谐波分量，包括，基于电流数据获取k次正序电流分量在α-β坐标系下的表达式，并基于选定的旋转对象和旋转方向根据坐标转换公式进行坐标转换，获取k次正序电流分量在d-q坐标系下的表达式，并根据坐标转换后得到的d轴分量和q轴分量通过低通滤波器获取直流分量，并根据获取的直流分量通过正序谐波分量公式进行反变换，计算得到k次正序谐波分量在三相旋转坐标系下的表达式。

10、进一步的，所述基于坐标转换得到d-q坐标系下的直流量，得到负序谐波分量，包括，基于电流数据获取k次负序电流分量在α-β坐标系下的表达式，并基于选定的旋转对象和旋转方向根据坐标转换公式进行坐标转换，获取k次负序电流分量在d-q坐标系下的表达式，并根据坐标转换后得到的d轴分量和q轴分量通过低通滤波器获取直流分量，并根据获取的直流分量通过负序谐波分量公式进行反变换，计算得到k次负序谐波分量在三相旋转坐标系下的表达式。

11、进一步的，所述坐标转换公式为：

12、

13、其中，id和iq分别为k次正序电流分量或负序电流分量在d-p坐标系下的d轴分量和q轴分量，iα和iβ分别为k次正序电流分量或负序电流分量在α-β坐标系下的α轴分量和β轴分量，k为谐波次数，ω0为k次谐波的角频率，t为时间。

14、进一步的，所述正序谐波分量公式为：

15、

16、

17、其中，和分别为通过低通滤波器后得到的k次正序电流分量在d-p坐标系下的d轴直流分量和q轴直流分量，和分别为k次正序电流分量在α-β坐标系下的α轴分量和β轴分量，和分别为k次正序电流分量在abc坐标系下a轴分量、b轴分量和c轴分量。

18、进一步的，所述负序谐波分量公式为：

19、

20、

21、其中，和分别为通过低通滤波器后得到的k次负序电流分量在d-p坐标系下的d轴直流分量和q轴直流分量，和分别为k次负序电流分量在α-β坐标系下的α轴分量和β轴分量，和分别为k次负序电流分量在abc坐标系下a轴分量、b轴分量和c轴分量。

22、进一步的，所述低通滤波器为巴特沃斯滤波器。

23、本发明的有益效果是：

24、能够选定旋转角度和旋转方向，能够根据具体情况进行旋转角度和旋转方向的选定，从而适应任意次谐波的提取，而不是按照固定的旋转方向和旋转角度进行所有次谐波的提取，在通过链式svg发送电流至电网时，也不会出现因链式svg带宽有限而引起的无功补偿失败情况，能够很好的适应通过链式svg进行无功补偿的应用场景。且以d-q坐标变换理论为基础进行的谐波提取，能够有效降低计算量，从而满足电网对于无功补偿的实时性需求。

技术特征：

1.一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，其特征在于，包括，

2.根据权利要求1所述的一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，其特征在于，所述基于坐标旋转角度和旋转方向，根据电流数据通过d-q旋转坐标变换获取电网的正序谐波分量和负序谐波分量，包括，选定次谐波的角频率作为坐标旋转角度，并根据选定次谐波的相序确定旋转方向，基于坐标转换得到d-q坐标系下的直流量，得到正序谐波分量和负序谐波分量。

3.根据权利要求2所述的一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，其特征在于，所述基于坐标转换得到d-q坐标系下的直流量前，还根据基于双同步坐标系的解耦软件锁相对电网当前的相位角进行计算，并根据计算得到的电网当前的相位角进行坐标转换。

4.根据权利要求2所述的一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，其特征在于，所述基于坐标转换得到d-q坐标系下的直流量，得到正序谐波分量，包括，基于电流数据获取k次正序电流分量在α-β坐标系下的表达式，并基于选定的旋转对象和旋转方向根据坐标转换公式进行坐标转换，获取k次正序电流分量在d-q坐标系下的表达式，并根据坐标转换后得到的d轴分量和q轴分量通过低通滤波器获取直流分量，并根据获取的直流分量通过正序谐波分量公式进行反变换，计算得到k次正序谐波分量在三相旋转坐标系下的表达式。

5.根据权利要求2所述的一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，其特征在于，所述基于坐标转换得到d-q坐标系下的直流量，得到负序谐波分量，包括，基于电流数据获取k次负序电流分量在α-β坐标系下的表达式，并基于选定的旋转对象和旋转方向根据坐标转换公式进行坐标转换，获取k次负序电流分量在d-q坐标系下的表达式，并根据坐标转换后得到的d轴分量和q轴分量通过低通滤波器获取直流分量，并根据获取的直流分量通过负序谐波分量公式进行反变换，计算得到k次负序谐波分量在三相旋转坐标系下的表达式。

6.根据权利要求4或5所述的一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，其特征在于，所述坐标转换公式为：

7.根据权利要求6所述的一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，其特征在于，所述正序谐波分量公式为：

8.根据权利要求6所述的一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，其特征在于，所述负序谐波分量公式为：

9.根据权利要求4或5所述的一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，其特征在于，所述低通滤波器为巴特沃斯滤波器。

技术总结
本发明提供了一种高谐波补偿率的动态无功补偿方法，所述动态无功补偿方法具体为：获取电网的电流数据，确定坐标旋转角度和旋转方向；基于坐标旋转角度和旋转方向，根据电流数据通过d‑q旋转坐标变换获取电网的正序谐波分量和负序谐波分量；将获取的正序谐波分量和负序谐波分量叠加至无功指令电流上，将叠加后的无功指令电流通过高压链式SVG发送到电网，对任意次谐波进行补偿。本发明能够根据具体情况进行旋转角度和旋转方向的选定，从而适应任意次谐波的提取，而不是按照固定的旋转方向和旋转角度进行所有次谐波的提取，不会出现因链式SVG带宽有限而引起的无功补偿失败情况，能够很好的适应通过链式SVG进行无功补偿的应用场景。

技术研发人员：罗少杰,钟剑,林旭征,刘箭,郑伟彦,黄亚东,严性平,戚伟,徐良荣,陆伟民
受保护的技术使用者：浙江大有实业有限公司杭州科技发展分公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15