一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法及系统技术方案

本发明专利技术涉及一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法及系统，该方法包括：建立优化目标函数

A compensation current determination method and system of APF

【技术实现步骤摘要】
一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法及系统
本专利技术涉及源电力滤波器领域，特别是涉及一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法及系统。
技术介绍
近年来，随着工业综合自动化生产程度的提高，变频器、整流器等大量的谐波源渗透到电网中。由于电网谐波源的影响，电网往往具有非正弦、不对称的非理想电网电压特性，在非理想的电网电压下，电网零谐波和单位功率因数两种补偿目标不能同时实现，两者之间存在矛盾性。例如，实现单位功率因数的补偿目标并不能将谐波畸变降到最低，有时反而会导致谐波畸变率升高，而电网零谐波的补偿目标也不能使功率因数上升到最优值，两种补偿目标不能同时达到理想的结果。因此，在非理想电网电压的情况下，如果接入的有源电力滤波器既要降低电网的谐波畸变率，又要提高电网的功率因数，那么就需要在两种目标之间做一个妥协，采取合理的折中方案或者补偿方案，才能达到设计的目的，但现有技术中还没有一个比较成熟的方法来解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法及系统，能够在保证电网畸变低于设定的阈值的同时有效的提高功率因数。为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法，包括：建立优化目标函数其中，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数；Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为第h次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压；建立关于电网有功功率、总谐波畸变率、单次谐波含有率和单次补偿电流幅值的约束条件；基于所述约束条件对所述目标函数进行非迭代求解，得到电网期望电流；获取电网负载电流；将所述电网负载电流减去电网期望电流得到有源电力滤波器的补偿电流。可选的，关于电网有功功率的约束条件为其中，PLavg为负载消耗的有功功率，PLoss为有源电力滤波器维持直流侧电压消耗的有功功率，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数；Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为第h次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压。可选的，关于总谐波畸变率的约束条件为其中，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数；Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为第h次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压，G1为第一次谐波的电导，Vs1为第一次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压，THDi,max为电流总谐波畸变率的最大值。可选的，关于单次谐波含有率的约束条件为其中，Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压，为第h次谐波电流含有率的最大值。可选的，关于单次补偿电流幅值的约束条件为Iapf,n≤Iapf,n_max，其中，Iapf,n为有源电力滤波器输出的第n次补偿电流的幅值，Iapf,n_max为有源电力滤波器输出的第n次补偿电流的幅值最大值。可选的，所述基于所述约束条件对所述目标函数进行非迭代求解，得到电网期望电流，包括：获取电网平衡谐波电压；根据所述电网有功功率、总谐波畸变率和平衡谐波电压确定归一化谐波电导值；根据单次谐波含有率和单次补偿电流幅值对所述归一化谐波电导值进行修正，得到修正后的归一化谐波电导值；根据所述修正后的归一化谐波电导值计算基波电导值；根据所述平衡谐波电压、归一化谐波电导值和基波电导值确定电网期望电流。一种有源电力滤波器的补偿电流确定系统，包括：目标函数建立模块，用于建立优化目标函数其中，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数；Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为第h次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压；约束条件建立模块，用于建立关于电网有功功率、总谐波畸变率、单次谐波含有率和单次补偿电流幅值的约束条件；第一计算模块，用于基于所述约束条件对所述目标函数进行非迭代求解，得到电网期望电流；获取模块，用于获取电网负载电流；第二计算模块，用于将所述电网负载电流减去电网期望电流得到有源电力滤波器的补偿电流。根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：本专利技术通过建立有源电力滤波器的补偿电流模型，以电网谐波的标准作为约束条件，功率因数的提高作为优化目标，使用优化算法对目标函数进行求解，保证了电网畸变低于设定的限值，有效的提高了功率因数，同时避免了迭代算法中的迭代过程，使有源电力滤波器具有更快的响应速度。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术有源电力滤波器的补偿电流确定方法的流程图；图2为本专利技术有源电力滤波器的补偿电流确定系统的模块图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的目的是提供一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法及系统，能够在保证电网畸变低于设定的限值的同时有效的提高功率因数。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。图1为本专利技术有源电力滤波器的补偿电流确定方法的流程图；如图1所示，一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法，包括：步骤101：建立优化目标函数其中，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数；Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为第h次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压；步骤102：建立关于电网有功功率、总谐波畸变率、单次谐波含有率和单次补偿电流幅值的约束条件；步骤103：基于所述约束条件对所述目标函数进行非迭代求解，得到电网期望电流；步骤104：获取电网负载电流；步骤105：将所述电网负载电流减去电网期望电流得到有源电力滤波器的补偿电流。具体的，步骤101包括：优化目标是在电网谐波畸变满足标准的约束下，最大化视在功率实现功率因数的提高。假设期望的电网电流为：其中：x＝a，b，c；a，b，c为三相电压，t为时间，表示理想的电网电流，即期望电流，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数，Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，v’sxh为第h次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压。为了避免开方、简化计算，选择视在功率的平方作为优化目标：步骤102具体包括：有功功率应由电网提供，因此有功功率的等式约束为：其中，PLavg为负载消耗的有功功率，PLoss为有源电力滤波器维持直流侧电压消耗的有功功率，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数；G本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法，其特征在于，包括：/n建立优化目标函数

【技术特征摘要】
1.一种有源电力滤波器的补偿电流确定方法，其特征在于，包括：
建立优化目标函数其中，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数；Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为第h次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压；
建立关于电网有功功率、总谐波畸变率、单次谐波含有率和单次补偿电流幅值的约束条件；
基于所述约束条件对所述目标函数进行非迭代求解，得到电网期望电流；
获取电网负载电流；
将所述电网负载电流减去电网期望电流得到有源电力滤波器的补偿电流。


2.根据权利要求1所述的有源电力滤波器的补偿电流确定方法，其特征在于，关于电网有功功率的约束条件为其中，PLavg为负载消耗的有功功率，PLoss为有源电力滤波器维持直流侧电压消耗的有功功率，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数；Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为第h次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压。


3.根据权利要求1所述的有源电力滤波器的补偿电流确定方法，其特征在于，关于总谐波畸变率的约束条件为其中，H为电网中存在的最高次谐波电压的次数；Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为第h次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压，G1为第一次谐波的电导，Vs1为第一次从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压，THDi,max为电流总谐波畸变率的最大值。


4.根据权利要求1所述的源电力滤波器的补偿电流确定方法，其特征在于，关于单次谐波含有率的约束条件为其中，Gh为包括基波在内的各次谐波的电导，V’sh为从电网电压中提取的三相平衡的谐波电压，G1为第一次谐波的电导，Vs1为第一次从电网电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王毅颖，刘扬，刘建功，史艳楠，郭进喜，王瀚秋，张桂林，张冲冲，郄磊，陈龙飞，闫善飞，姜帅帅，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：河北;13