一种基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法技术

本发明专利技术属于电力电子设备技术领域，具体涉及一种基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法，包括以下步骤，步骤1，采集并网接入点交流电网和电压直流侧电容电压，将并网接入点交流电网作锁相环控制；将电压直流侧电容电压作直流电压环控制；步骤2，采集逆变侧电感电流和并联无源电容电压，将逆变侧电感电流作电流内环控制；将并联无源电容电压作电压外环控制；步骤3，采集负载电流和混合有源滤波器输出电流，将负载电流作谐波补偿参考控制；将混合有源滤波器输出电流作系统谐波电流阻尼控制。与现有技术相比，本发明专利技术能在存在电网背景谐波电压的条件下实现谐波补偿，与此同时，还减少了背景谐波电压带来的谐波电流，实现了友好型并网。

A grid connection method of hybrid active power filter based on virtual impedance

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法
本专利技术属于电力电子设备
，具体涉及一种基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法。
技术介绍
电力电子设备装备会给并网点注入谐波不平衡等危害电网安全性和经济性的附带电流，一般都要求加有源和无源滤波进行电能质量治理，但同时也引入了额外的电力电子装备。随着电力电子装备在电网的渗透率大幅增加，电能质量治理成为了很多企业的必需选择。然而，传统的有源滤波器存在电压等级高，器件耐压高和成本高的缺点，无源滤波器存在易与其他电力电子和电力系统设备谐振，容量非无极调控等缺点；而传统的混合有源滤波器只注重了谐波电流的治理，没有考虑电网存在背景谐波电压的恶劣工况，治理效果差，容易引发系统谐振，推广受到限制。因此，行业内通常采用有源滤波和无源滤波相结合的混合系统，但这种系统容易引发低频振荡等问题。同时，大量电力电子装备串/并联系统的接入会引起装备间谐振和与电网谐振，为治理这些谐振现象，现有技术中还采用了基于虚拟阻抗的电阻型有源滤波器。但这种滤波器为治理系统谐振，只能采用谐波并联小阻尼电阻的方法，降低了系统的总体输出阻尼特性，进而削弱系统抵抗背景谐波电压的能力，降低了系统的可靠性。有鉴于此，有必要提出一种新的方案以满足实际的需要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：针对现有技术的不足，而提供的一种基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法，本专利技术能在存在电网背景谐波电压的条件下实现谐波补偿，与此同时，还减少了背景谐波电压带来的谐波电流，达到友好型并网。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法，通过构建虚拟输出阻抗产生并联导纳实现有源滤波器来实现谐波补偿，降低电网谐波电流。构建等效受控电压源来实现系统谐波阻尼，降低谐波电压产生的电网谐波电流。具体包括以下步骤：步骤1，采集并网接入点交流电网和电压直流侧电容电压，将所述并网接入点交流电网作锁相环控制；将所述电压直流侧电容电压作直流电压环控制；步骤2，采集逆变侧电感电流和并联无源电容电压，将所述逆变侧电感电流作电流内环控制；将所述并联无源电容电压作电压外环控制；步骤3，采集负载电流和混合有源滤波器输出电流，将所述负载电流作谐波补偿参考控制；将所述混合有源滤波器输出电流作系统谐波电流阻尼控制。作为对本专利技术中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法的改进，所述步骤1包括：(a)采集所述并网接入点交流电网和所述电压直流侧电容电压；(b)将步骤(a)中采集到的所述并网接入点交流电网和所述电压直流侧电容电压分别转换为αβ坐标系下的参考信号；其中，所述并网接入点交流电网用于三相电压锁相环和基波电流参考基准信号，所述电压直流侧电容电压用于作直流电压环负反馈控制，其作用是使直流侧电容电压稳定于设定的参考电压值左右。作为对本专利技术中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法的改进，所述步骤2包括：(c)采集所述逆变侧电感电流和所述并联无源电容电压信号；(d)将步骤(c)中采集到的所述逆变侧电感电流和所述并联无源电容电压信号分别转换为αβ坐标系下的反馈信号，使之形成以所述逆变侧电感电流为反馈信号和以比例控制器或比例谐振控制器为控制器的系统电流控制内环，以及以所述并联无源电容电压为反馈信号和以比例谐振控制器为控制器的系统电压控制外环，作用分别是使逆变侧电感电流和并联无源电容电压得到控制；作为对本专利技术中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法的改进，所述逆变侧电感电流的反馈信号作为负反馈信号的控制部分为逆变电流控制环，所述逆变电流控制环的带宽由基波与直流分量组成。作为对本专利技术中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法的改进，所述并联无源电容电压的反馈信号作为负反馈的控制部分为电压谐波补偿外环，所述并联无源电容电压的带宽包括各次要补偿的谐波频率。作为对本专利技术中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法的改进，所述步骤3包括：(e)采集所述负载电流和所述混合有源滤波器输出电流；(f)将步骤(e)中采集到的所述负载电流和所述混合有源滤波器输出电流分别转换为αβ坐标系下的数字信号；(g)提取所述混合有源滤波器输出电流的谐波信号的实信号和复信号，同时，提取所述负载电流的特定次谐波信号的实信号和复信号，其中，所述负载电流的特定次谐波信号与所述混合有源滤波器输出电流的谐波信号对应；(h)将所述负载电流的特定次谐波信号的虚部信号乘以串联电容的阻抗系数得到用于补偿谐波电流的参考电压信号，将所述混合有源滤波器输出电流的谐波信号和所述负载电流的特定次谐波信号的实部信号分别乘以阻尼系数的比例系数，得到用于对电网电压谐波起抑制作用的参考电压信号；(i)将所述用于补偿谐波电流的参考电压信号和所述用于对电网电压谐波起抑制作用的参考电压信号加和，共同加到所述电压谐波补偿外环的参考中。作为对本专利技术中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法的改进，所述步骤(g)中均采用滑动傅里叶变换法进行提取信号。作为对本专利技术中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法的改进，所述步骤(a)、所述步骤(c)和所述步骤(e)均通过信号采样通道进行采集。作为对本专利技术中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法的改进，所述信号采样通道为电流传感器或电压传感器。作为对本专利技术中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法的改进，所述步骤(b)、所述步骤(d)和所述步骤(f)均采用克拉克变换法进行转换。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术在存在电网背景谐波电压的条件下实现了谐波补偿，与此同时还减少了背景谐波电压带来的谐波电流，因此，可以达到友好型并网的效果。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施方式及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术中混合有源滤波拓扑与提出算法的控制结构；图2(a)为本专利技术中谐波控制算法分频原理等效示意图；图2(b)为本专利技术中虚拟阻抗等效原理示意图；图2(c)为本专利技术中控制原理最终等效示意图；图3为本专利技术中不同电压工况下的负载电流波形图；图4为本专利技术中不同控制状态下的负载电流和电网电流波形图；图5为本专利技术中不同控制状态下的直流电压波形图。具体实施方式如在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接受的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。在本专利技术的描述中，需要理本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法，其特征在于，包括以下步骤：/n步骤1，采集并网接入点交流电网和电压直流侧电容电压，将所述并网接入点交流电网作锁相环控制；将所述电压直流侧电容电压作直流电压环控制；/n步骤2，采集逆变侧电感电流和并联无源电容电压，将所述逆变侧电感电流作电流内环控制；将所述并联无源电容电压作电压外环控制；/n步骤3，采集负载电流和混合有源滤波器输出电流，将所述负载电流作谐波补偿参考控制；将所述混合有源滤波器输出电流作系统谐波电流阻尼控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，采集并网接入点交流电网和电压直流侧电容电压，将所述并网接入点交流电网作锁相环控制；将所述电压直流侧电容电压作直流电压环控制；
步骤2，采集逆变侧电感电流和并联无源电容电压，将所述逆变侧电感电流作电流内环控制；将所述并联无源电容电压作电压外环控制；
步骤3，采集负载电流和混合有源滤波器输出电流，将所述负载电流作谐波补偿参考控制；将所述混合有源滤波器输出电流作系统谐波电流阻尼控制。


2.根据权利要求1中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法，其特征在于，所述步骤1包括：
(a)采集所述并网接入点交流电网和所述电压直流侧电容电压；
(b)将步骤(a)中采集到的所述并网接入点交流电网和所述电压直流侧电容电压分别转换为αβ坐标系下的参考信号；
其中，所述并网接入点交流电网用于三相电压锁相环和基波电流参考基准信号，所述电压直流侧电容电压用于作直流电压环负反馈控制。


3.根据权利要求2中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法，其特征在于，所述步骤2包括：
(c)采集所述逆变侧电感电流和所述并联无源电容电压信号；
(d)将步骤(c)中采集到的所述逆变侧电感电流和所述并联无源电容电压信号分别转换为αβ坐标系下的反馈信号，使之形成以所述逆变侧电感电流为反馈信号和以比例控制器或比例谐振控制器为控制器的系统电流控制内环，以及以所述并联无源电容电压为反馈信号和以比例谐振控制器为控制器的系统电压控制外环。


4.根据权利要求3中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法，其特征在于：所述逆变侧电感电流的反馈信号作为负反馈信号的控制部分为逆变电流控制环，所述逆变电流控制环的带宽由基波与直流分量组成。


5.根据权利要求3中所述的基于虚拟阻抗的混合有源滤波器并网方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李云峰，何晋伟，刘宇，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12