功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法技术

本发明专利技术涉及一种功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法，包括：采集三相系统电压，进行锁相计算，得到系统的相位；采集三相系统电流，利用系统相位对三相电流进行CLARK‑PARK变换，得到d轴分量及q轴分量；将上一步得到的d轴、q轴分量经低通滤波器得到基波有功分量和基波无功分量；确定网侧系统需要保留的d轴分量及q轴分量；对保留的d轴分量及q轴分量进行CLARK‑PARK逆变换，逆变换所得分量与系统电流相减得到指令电流。本发明专利技术使得有源滤波器在补偿谐波电流的同时补偿指定容量的无功功率，提高了系统的补偿性能以及利用率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统电能质量监测技术，具体涉及一种功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法。
技术介绍
有源滤波器(Active Power Filter，APF)能够对频率和大小同时变化的谐波进行补偿，并且能够补偿一定容量的无功功率，是当前国内外学者研究的热点。有源滤波器主要应用于补偿谐波电流，无功功率的补偿仅作为附加功能，并且受系统参数的影响，有源滤波器的最佳工作条件为额定容量。若系统中谐波含量较其补偿容量低，其补偿性能明显降低，若利用有源滤波器补偿一定容量的无功功率，能够将补偿容量提高到额定容量，从而提高补偿特性，提高系统的利用率，此外，无功补偿装置的应用场合相对广泛，从而能够拓宽有源滤波器的应用市场。目前有源滤波器对无功功率进行全补偿或者不补偿。若谐波、无功容量均低于有源滤波器补偿的额定容量，其需补偿总量高于额定容量，对无功进行全补偿或者不补偿，有源滤波器均不能工作在最佳状态；若进行全补偿，利用有源滤波器补偿上限对无功功率进行限制，同样可以使系统工作在额定容量附近，但是，这种补偿方式相对被动，即不能主动控制补偿无功功率的大小。此外，在电力系统中的某些节点处，需要保留一定容量的无功功率，以提高电力系统的输电特性等，因此，有源滤波器对无功功率的补偿方式有待改善。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法。实现本专利技术目的的技术方案为：一种功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法，具体步骤为：步骤1，采集三相系统电压，进行锁相计算，得到系统的相位；步骤2，采集三相系统电流，利用步骤1得到的相位对三相电流进行CLARK-PARK变换，得到d轴分量及q轴分量；步骤3，将步骤2得到的d轴、q轴分量经低通滤波器得到基波有功分量和基波无功分量；步骤4，根据补偿要求以及步骤3所得基波有功分量和基波无功分量，确定网侧系
统需要保留的d轴分量及q轴分量；所述补偿要求包括仅补偿谐波、仅补偿无功功率或者同时补偿谐波和无功功率；步骤5，对步骤4得到的d轴分量及q轴分量进行CLARK-PARK逆变换，逆变换所得分量与系统电流相减得到指令电流。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：(1)本专利技术使得有源滤波器在补偿谐波电流的同时能够补偿指定容量的无功功率，提高系统的补偿性能以及利用率；(2)本专利技术提高了有源滤波器的补偿性能：当谐波容量低于额定容量时，通过补偿一定的无功容量，使补偿总容量达到额定容量，从而使系统工作在最佳状态。附图说明图1为本专利技术的有源滤波器原理图。图2为未补偿时的网侧电压电流波形图。图3为仅补偿谐波时的网侧电压电流波形图。图4为仅补偿无功功率时的网侧电压电流波形图。图5为补偿到指定功率因数时的网侧电压电流波形图。具体实施方式有源滤波器具有多种不同拓扑结构，主电路结构上的主要差别在于直流侧并联电容还是电感，在并网方式上的主要差别在于是串联还是并联。本专利技术中主要涉及到对系统无功功率的补偿，采用的是三相并联电压源型结构，其电路原理图如图1所示，图1中i1为网侧电流，i2为负载电流，i3为有源滤波器输出电流，L3为并网电感。本专利技术的功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法，包括以下步骤：步骤1，采集三相系统电压，进行锁相计算，得到系统的相位；具体为：采集有源滤波器并网点的三相系统电压，进行三相锁相运算，三相锁相运算频率为50Hz，得到A相电压的相位以及相位对应的正弦和余弦步骤2，采集三相系统电流，利用步骤1得到的相位对三相电流进行CLARK-PARK变换，得到d轴分量及q轴分量；具体为：利用步骤1所得相位对采集的三相负载电流ia，ib，ic进行CLARK-PARK变换：式中，iα，iβ为两相静止坐标系的α轴分量和β轴分量，id1，iq1为两相旋转坐标系的d轴分量和q轴分量；步骤3，将步骤2得到的d轴、q轴分量经低通滤波器得到基波有功分量ip和基波无功分量iq；所述低通滤波器为二阶Butterworth低通滤波器，其截止频率为50Hz；步骤4，根据补偿要求以及步骤3所得基波有功分量和基波无功分量，确定网侧系统需要保留的d轴分量及q轴分量；所述补偿要求包括仅补偿谐波、仅补偿无功功率或者同时补偿谐波和无功功率；具体为：若网侧系统需要保留基波，即有源滤波器仅补偿谐波，则令 i d ′ = i q i q ′ = i p - - - ( 3 ) ]]>式中，ip和iq分别为基波有功分量和基波无功分量，id’和iq’分别为网侧系统需要保留的d轴分量及q轴分量，即步骤5中CLARK-PARK逆变换d轴、q轴分量的输入；若有源滤波器仅补偿无功功率，使系统中保留基波有功分量和谐波分量，则令 i d ′ = i q i q ′ = 0 - - - ( 4 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法，其特征在于，具体步骤为：步骤1，采集三相系统电压，进行锁相计算，得到系统的相位；步骤2，采集三相系统电流，利用步骤1得到的相位对三相电流进行CLARK‑PARK变换，得到d轴分量及q轴分量；步骤3，将步骤2得到的d轴、q轴分量经低通滤波器得到基波有功分量和基波无功分量；步骤4，根据补偿要求以及步骤3所得基波有功分量和基波无功分量，确定网侧系统需要保留的d轴分量及q轴分量；所述补偿要求包括仅补偿谐波、仅补偿无功功率或者同时补偿谐波和无功功率；步骤5，对步骤4得到的d轴分量及q轴分量进行CLARK‑PARK逆变换，逆变换所得分量与系统电流相减得到指令电流。

【技术特征摘要】
1.一种功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法，其特征在于，具体步骤为：步骤1，采集三相系统电压，进行锁相计算，得到系统的相位；步骤2，采集三相系统电流，利用步骤1得到的相位对三相电流进行CLARK-PARK变换，得到d轴分量及q轴分量；步骤3，将步骤2得到的d轴、q轴分量经低通滤波器得到基波有功分量和基波无功分量；步骤4，根据补偿要求以及步骤3所得基波有功分量和基波无功分量，确定网侧系统需要保留的d轴分量及q轴分量；所述补偿要求包括仅补偿谐波、仅补偿无功功率或者同时补偿谐波和无功功率；步骤5，对步骤4得到的d轴分量及q轴分量进行CLARK-PARK逆变换，逆变换所得分量与系统电流相减得到指令电流。2.根据权利要求1所述的功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法，其特征在于，步骤1具体为：采集有源滤波器并网点的三相系统电压，进行三相锁相运算，三相锁相运算频率为50Hz，得到A相电压的相位以及相位对应的正弦和余弦3.根据权利要求2所述的功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法，其特征在于，步骤2具体为：利用步骤1所得相位对采集的三相负载电流ia，ib，ic进行CLARK-PARK变换： i α i β = 2 3 1 - 1 2 - 1 2 0 3 2 - 3 2 i a i b i c - - - ( 1 ) ]]>式中，iα，iβ为两相静止坐标系的α轴分量和β轴分量，id1，iq1为两相旋转坐标系的d轴分量和q轴分量。4.根据权利要求1所述的功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法，其特征在于，步骤3中所述低通滤波器为二阶Butterworth低通滤波器，其截止频率为50Hz。5.根据权利要求1所述的功率因数可调的有源滤波器指令电流提取方法，其特征
\t在于，步骤4具体为：若网侧系统需要保留基波，即有源滤波器仅补偿谐波，则 { i d ′ = i q i q ′ = i p - - - ( 3 ) ]]>式中，ip和iq分别为基波有功分量和基波无功分量，id’和iq’分别为网侧系统需要保留的d轴分量及q轴分量；若有源滤波器仅补偿无功功率，网侧系统中保留基波有功分量和谐波分量，则 { i d ′ = i q i q ′ = 0 - - - ( 4 ) ]]>若有源滤波器同时补偿谐波和无功功率到指定功率因数，设指定功率因数为iq和ip满足则系统中需要保留的无功功率为则在CLARK-PARK变换中，根据功率守恒，U*sqrt(id2+iq2)＝3U*I，U、I分别为电网系统电压、电流的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕广强，段海军，顾伟，耿严岩，禹龙基，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32