有源电力滤波器电网阻抗自适应方法技术

本发明专利技术公开了一种有源电力滤波器电网阻抗自适应方法，其中，包括：采集电流；计算瞬时电流值误差包括：

Active power filter, grid impedance, adaptive method

The invention discloses an impedance self-adapting method of an active power filter, which comprises collecting current and calculating instantaneous current value; the error comprises:

【技术实现步骤摘要】
有源电力滤波器电网阻抗自适应方法
本专利技术涉及一种有源滤波
，特别涉及一种有源电力滤波器电网阻抗自适应方法。
技术介绍
随着当前电网负载的复杂多样，由谐波和无功等电能质量引发的问题越发严重。电网和用电设备都有相关标准对谐波含量进行限制，图1所示为有源电力滤波器的工作原理图，参考图1，有源电力滤波器(简称APF)是一种能动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，相当于一个可控电流源，并联于电网，通过检测负载电流的谐波成分，产生与负载谐波电流大小相等方向相反的电流注入电网，从而实现对系统谐波的补偿。有源电力滤波器的负载电流iL分解为基波成分if和谐波成分ih，有源电力滤波器输出电流为i，由模拟信号采样电路10采集负载侧的电流波形iL和有源电力滤波器自身发出的电流波形i，通过指令电流运算电路11计算出参考电流i*，电流跟踪控制电路12通过闭环控制算法计算出主电路控制信号实现有源电力滤波器的电流i精确实时跟踪参考电流i*，驱动电路13把控制信号放大传输给主电路14的IGBT功率模块，完成电流i的输出。令参考电流i*＝ih，即有源电力滤波器输出相同谐波抵消负载谐波，则系统侧电流is只含有负载侧的基波电流if，从而实现对系统的谐波滤除作用。实际应用中由于各种寄生参数和负载的不确定性，有源电力滤波器发出的谐波有可能和系统阻抗或负载产生谐振，影响电力系统的稳定运行，烧毁其他负载，或者导致有源电力滤波器自身频繁保护而不能正常工作。所以有源电力滤波器有必要具有智能感知系统阻抗避开敏感频率的功能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种有源电力滤波器电网阻抗自适应方法，用于解决上述现有技术的问题。本专利技术的一种有源电力滤波器电网阻抗自适应方法，其中，包括：采集电流；计算瞬时电流值误差包括：计算有效电流值误差，为有源电力滤波器第k个采样点的给定电流瞬时值，in(k)为有源电力滤波器第k个采样点的实际电流采样值，为有源电力滤波器给定n次谐波有效值，Inrms为有源电力滤波器实际输出电流有效值；N为一个工频周期的采样点数；将有效电流值误差和瞬时电流值误差进行加权归一化处理得：en＝kni*eni+knrms*enrms；将归一化后的加权误差en与一误差阈值Er进行对比，如果|en|>Er，有源电力滤波器实际运行中不予补偿，控制参数Pn＝0；如果|en|≤Er，对有源电力滤波器的控制系数Pn进行校准包括：根据本专利技术的有源电力滤波器电网阻抗自适应方法的一实施例，其中，包括：所有给定谐波相位统一为正序0度。根据本专利技术的有源电力滤波器电网阻抗自适应方法的一实施例，其中，控制参数Pn＝0该次谐波不输出，控制参数Pn＝1该次谐波100％输出。综上，本专利技术有源电力滤波器电网阻抗自适应方法算法简单，计算量小，工程上容易实现，可同时校准闭环输出误差，提高补偿精度。附图说明图1所示为有源电力滤波器的工作原理图；图2所示为本专利技术有源电力滤波器电网阻抗自适应方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。图2所示为本专利技术有源电力滤波器电网阻抗自适应方法的流程图，如图2所示，专利技术人经研究发现现有的阻抗自适应算法，一般需要测算出系统在各个频率点或频段的阻抗，通过调整控制参数，增加阻尼来抑制谐振。通过测量谐波注入点的电压电流准确算出系统阻抗Zih＝Ug_ih/Ig_ih，算法复杂，计算量大。本专利技术有源电力滤波器电网阻抗自适应方法的基本原理为有源电力滤波器分别发出给定次谐波，通过对比给定电流与反馈电流的误差来判断此频率有无谐振。当误差大于给定值，判断此频率为敏感频率，在APF的补偿电流中自动去除此频率电流成分。当误差小于给定值，判断此频率为可控频率，并根据检测电流来调整给定系数校准APF精度。参考图1以及图2，第n次谐波频段的阻抗有源电力滤波器电网阻抗自适应方法包括：有源电力滤波器的给定次工作频率，分别为2-50次谐波，即100Hz-2500Hz。由于有源电力滤波器在不同频率下的电流能力不同，频率越高输出能力越小，同时考虑此测试过程的安全问题(防止意外过流过压损坏设备)，第n次给定谐波幅值An如公式1所示：公式1；其中Ir为有源电力滤波器的额定电流有效值。由于有源电力滤波器与电网和其他用电设备谐振与频率有关，与相位无关，因此所有给定谐波相位统一为正序0度。定义给定n次谐波电流为In*，APF实际输出第n次谐波电流为In。即参考电流i*＝in*，i＝in。给定电流和实际输出电流的误差由两部分组成：瞬时值误差eni和有效值误差erms，分别如公式2、3所示：公式2；公式3；其中N为一个工频周期的采样点数，k为第k个采样点，为第k个采样点的给定电流瞬时值，in(k)为第k个采样点的实际电流采样值，为给定n次谐波有效值，Inrms为有源电力滤波器实际输出电流有效值。加权误差为en，因为不同频率谐波的给定幅值An不同，此处通过加权系数进行归一化处理，如公式4所示：en＝kni*eni+knrms*enrms公式4；其中kni和knrms为加权系数。归一化后的加权误差en与误差阈值Er进行对比。如果|en|>Er，此频率为系统中的敏感频率，有源电力滤波器实际运行中不予补偿，控制参数Pn＝0。如果|en|≤Er，对有源电力滤波器的控制系数Pn进行校准，如公式5所示：公式5；其中，控制系数Pn在系统中的意义为给定补偿系数。有源电力滤波器正常工作时实时检测负载侧电流iL，分析计算出iL中包含的各次谐波电流ihn(k)，总谐波含量ih(k)如式6所示：公式6；其中，k为第k个控制周期，n为第n次谐波，对50次谐波求和。有源电力滤波器的参考电流i*(k)为各次谐波电流的加权和，控制参数Pn＝0即该次谐波不输出，控制参数Pn＝1即该次谐波100％输出，通过式5微调Pn参数，可提高补偿精度，如公式7所示：公式7；综上，本专利技术有源电力滤波器电网阻抗自适应方法算法简单，计算量小，工程上容易实现，可同时校准闭环输出误差，提高补偿精度。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源电力滤波器电网阻抗自适应方法，其特征在于，包括：采集电流；计算瞬时电流值误差包括：

【技术特征摘要】
1.一种有源电力滤波器电网阻抗自适应方法，其特征在于，包括：采集电流；计算瞬时电流值误差包括：计算有效电流值误差，为有源电力滤波器第k个采样点的给定电流瞬时值，in(k)为有源电力滤波器第k个采样点的实际电流采样值，为有源电力滤波器给定n次谐波有效值，Inrms为有源电力滤波器实际输出电流有效值；N为一个工频周期的采样点数；将有效电流值误差和瞬时电流值误差进行加权归一化处理得：en＝k...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑丹，
申请(专利权)人：北京计算机技术及应用研究所，北京航天爱威电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11