一种有源电力滤波系统及其控制方法和相关设备技术方案

本申请实施例公开了一种有源电力滤波系统及其控制方法和相关设备，其中有源电力滤波系统包括电源电流控制电路和负载电流控制电路；电源电流控制电路包括电源侧和电源阻抗；负载电流控制电路包括HPF、APF和负载侧；APF包括从负载侧到电源侧依次串联的指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路；电源侧与指令电流运算电路电连接。上述系统通过让电源电流控制电路和负载电流控制电路共用指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路，以便于APF快速跟踪负载谐波电流的变化，抑制电网频率及电源谐波电压波动的影响，解决了谐波电压波动导致的电气设备不正常工作的问题，有效提高了混合型有源滤波器工作性能，可靠性高。

An active power filter system and its control method and related equipment

【技术实现步骤摘要】
一种有源电力滤波系统及其控制方法和相关设备
本申请涉及有源电力滤波
，尤其涉及一种有源电力滤波系统及其控制方法和相关设备。
技术介绍
随着经济的不断发展，各种电力电子设备/负荷不断地投入电力系统，导致大量谐波的产生，影响了电力系统的供电质量；另一方面，越来越多的精密仪器和数字化设备对电网的供电质量提出了更高的要求。因此，对谐波的准确检测和有效治理具有重要意义。在理想的情况下，电力供应应该总是为每个客户提供完美的正弦电压。但是由于一些原因，供电企业很难保持这种理想的状态，实际的电压和电流波形总是与标准的正弦波存在偏离。近年来，随着经济的快速发展，各种电力电子负荷日益增多，导致电网中的谐波污染也越来越严重。因此，抑制谐波和提高功率因数已成为电力电子技术和电力系统研究领域所面临的一个重要课题。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种有源电力滤波系统及其控制方法和相关设备，解决谐波电压波动导致的电气设备不正常工作的问题。有鉴于此，本申请第一方面提供了一种有源电力滤波系统，包括电源电流控制电路和负载电流控制电路；所述电源电流控制电路包括电源侧和电源阻抗；所述负载电流控制电路包括HPF、APF和负载侧；所述APF包括从负载侧到电源侧依次串联的指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路；所述电源侧与所述指令电流运算电路电连接。本申请第二方面提供了一种有源电力滤波系统的控制方法，应用于第一方面所述的电力滤波装置，将负载侧电流和APF发出的电流之和作为电流源；包括：制定反映HPF与电源阻抗的单相等效电路；根据所述单相等效电路计算电源侧电流与电流源之间的传递函数；根据所述传递函数选择电源电流控制电路或负载电流控制电路进行电流补偿。优选地，所述单相等效电路包括依次连接形成闭环的电源侧、电源电阻、电源电感和所述HPF；所述HPF与所述电流源并联。优选地，所述HPF包括滤波电阻、滤波电感和滤波电容；所述滤波电阻和所述滤波电感并联后，与所述滤波电容串联。优选地，所述根据所述单相等效电路计算电源侧电流与电流源之间的传递函数具体为：计算单相等效电路中的电源阻抗：ZS＝RS+sLS；其中，RS为电源电阻，LS为电源电感；根据第一公式计算得到传递函数；其中第一公式为：其中，icL(s)为电流源，iL(s)为负载侧电流，ic(s)为APF发出的电流，iS(s)为电源侧电流，GZ(s)为传递函数，GA(s)为补偿电流发生器的传递函数，GI(s)为指令电流运算电路的传递函数。本申请第三方面提供了一种有源电力滤波系统的控制装置，应用于第一方面所述的电力滤波装置，将负载侧电流和APF发出的电流之和作为电流源，包括：制定单元，用于制定反映HPF与电源阻抗的单相等效电路；计算单元，用于根据所述单相等效电路计算电源侧电流与电流源之间的传递函数；补偿单元，用于根据所述传递函数选择电源电流控制电路或负载电流控制电路进行电流补偿。优选地，所述单相等效电路包括依次连接形成闭环的电源侧、电源电阻、电源电感和所述HPF；所述HPF与所述电流源并联，所述计算单元包括：第一计算子单元，用于计算单相等效电路中的电源阻抗；第二计算子单元，用于根据第一公式计算得到传递函数；其中第一公式为：其中，icL(s)为电流源，iL(s)为负载侧电流，ic(s)为APF发出的电流，iS(s)为电源侧电流，GZ(s)为传递函数，GA(s)为补偿电流发生器的传递函数，GI(s)为指令电流运算电路的传递函数。本申请第四方面提供了一种有源电力滤波系统的控制设备，所述设备包括处理器以及存储器：所述存储器用于存储程序代码，并将所述程序代码传输给所述处理器；所述处理器用于根据所述程序代码中的指令执行如第二方面所述的有源电力滤波系统的控制方法。本申请第五方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于存储程序代码，所述程序代码用于执行如第二方面所述的有源电力滤波系统的控制方法。本申请第六方面提供了一种包括指令的计算机程序产品，当其在计算机上运行时，使得所述计算机执行如第二方面所述的有源电力滤波系统的控制方法。从以上技术方案可以看出，本申请实施例具有以下优点：本申请实施例中，提供了一种有源电力滤波系统，包括电源电流控制电路和负载电流控制电路；电源电流控制电路包括电源侧和电源阻抗；负载电流控制电路包括HPF(高通滤波器)、APF(有源滤波器)和负载侧；APF包括从负载侧到电源侧依次串联的指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路；电源侧与指令电流运算电路电连接。负载侧电流iL作为指令电流运算电路的输入信号，即指令电流运算电路的输入信号直接取于负载侧，因此，所要发出的补偿电流可以快速的跟随指令信号但是，在主电路元件高频通断过程中会产生一些高次谐波，通过在有源电力滤波器系统中设置高通滤波器(HPF)能有效滤除这些高次谐波。同时，有源滤波器(APF)的主要任务和最终目的是使电源侧的电流尽量接近正弦波形，所以可以直接从检测电源侧的电流作为方案的出发点，先计算出电源侧电流iS中的谐波，然后乘以-1后当作指令信号控制后面的跟踪模块，以提高控制滤波质量。本申请实施例所提供的有源电力滤波系统，通过让电源电流控制电路和负载电流控制电路共用指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路，以便于APF(有源滤波器)快速跟踪负载谐波电流的变化，抑制电网频率及电源谐波电压波动的影响，解决了谐波电压波动导致的电气设备不正常工作的问题，有效提高了混合型有源滤波器工作性能，可靠性高。附图说明图1为本申请实施例中有源电力滤波系统的结构示意图；图2为本申请实施例中有源电力滤波系统的控制方法的方法流程图；图3为本申请实施例提供的单相等效电路的示意图；图4为本申请实施例提供的补偿电流发生电路的工作原理图；图5为本申请实施例提供的负载电流控制电路的结构框图；图6为本申请实施例提供的电源电流控制电路的结构框图；图7为本申请实施例提供的一种有源电力滤波系统的控制装置的结构示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请第一方面提供了一种有源电力滤波系统。为了便于理解，请参阅图1，图1为本申请实施例中有源电力滤波系统的结构示意图，如图1所示，具体为：包括电源电流控制电路和负载电流控制电路；电源电流控制电路包括电源侧和本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源电力滤波系统，其特征在于，包括电源电流控制电路和负载电流控制电路；/n所述电源电流控制电路包括电源侧和电源阻抗；/n所述负载电流控制电路包括HPF、APF和负载侧；/n所述APF包括从负载侧到电源侧依次串联的指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路；/n所述电源侧与所述指令电流运算电路电连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种有源电力滤波系统，其特征在于，包括电源电流控制电路和负载电流控制电路；
所述电源电流控制电路包括电源侧和电源阻抗；
所述负载电流控制电路包括HPF、APF和负载侧；
所述APF包括从负载侧到电源侧依次串联的指令电流运算电路、电流跟踪控制电路、驱动电路和主电路；
所述电源侧与所述指令电流运算电路电连接。


2.一种有源电力滤波系统的控制方法，其特征在于，应用于权利要求1所述的电力滤波装置，将负载侧电流和APF发出的电流之和作为电流源；
包括：
制定反映HPF与电源阻抗的单相等效电路；
根据所述单相等效电路计算电源侧电流与电流源之间的传递函数；
根据所述传递函数选择电源电流控制电路或负载电流控制电路进行电流补偿。


3.根据权利要求2所述的有源电力滤波系统的控制方法，其特征在于，所述单相等效电路包括依次连接形成闭环的电源侧、电源电阻、电源电感和所述HPF；所述HPF与所述电流源并联。


4.根据权利要求3所述的有源电力滤波系统的控制方法，其特征在于，所述HPF包括滤波电阻、滤波电感和滤波电容；
所述滤波电阻和所述滤波电感并联后，与所述滤波电容串联。


5.根据权利要求3所述的有源电力滤波系统的控制方法，其特征在于，所述根据所述单相等效电路计算电源侧电流与电流源之间的传递函数具体为：
计算单相等效电路中的电源阻抗：
ZS＝RS+sLS；
其中，RS为电源电阻，LS为电源电感；
根据第一公式计算得到传递函数；
其中第一公式为：



其中，icL(s)为电流源，iL(s)为负载侧电流，ic(s)为APF发出的电流，iS(s)为电源侧电流，GZ(s)为电源侧电流与电流源之间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓珊，彭龙，张永旺，党三磊，招景明，欧振国，黄博伟，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司，广东电网有限责任公司计量中心，
类型：发明
国别省市：广东;44