一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法技术

本发明专利技术属于电网谐波抑制技术领域，特别涉及一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法，首先安装在配电馈线末端的APF采集母线的三相电压信号，根据需要抑制的各次谐波的频率将三相电压信号分别转换至对应频率的两相旋转坐标系下，通过低通滤波器提取出对应频率的谐波分量；然后根据该次谐波的波长与馈线长度之间的关系确定对其进行积分还是微分以及增益k

【技术实现步骤摘要】
一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法


[0001]本专利技术属于电网谐波抑制
，特别涉及一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的快速发展，电网中的非线性负载越来越多，由此带来的谐波问题也日益严重。常用的电流检测型并联APF可以补偿大部分谐波电流，但由于电网内馈线电感和无功补偿电容之间发生谐振导致的背景谐波振荡会严重放大这些剩余谐波，导致节点电压畸变严重，进而威胁设备及人身安全。
[0003]目前，对于背景谐波电压传播和振荡放大，目前有效且主流的方案大都是基于RAPF(Resistive Active Power Filter)的，该方案起源于日本学者赤木泰文提出的基于电压检测型的有源电力滤波器，该类型APF的主要目的不同于常规APF用以补偿谐波电流，而是抑制由于谐振导致的背景谐波放大。赤木泰文等学者通过对配电馈线上驻波谐波的分析，发现当末端RAPF的虚拟电阻值与馈线的特征阻抗相等时，“打鼹鼠”效应可以被消除，整条馈线上的谐波振荡会被完全抑制。之后，许多基于RAPF的改进方案被提出，包括增益自调节方案，多RAPF协同抑制方案以及RAPF安装位置选择方案等。
[0004]中国专利技术专利CN 111541250 A公开了一种电压检测型APF的本地控制方法，包括：以电网中各电压检测型APF所在节点为中心，将电网划分为多个控制区域；获取各控制区域中谐波污染源注入谐波电流的波动范围以及预设的电压检测型APF的本地运行特性；根据波动范围和本地运行特性，以控制区域中各节点谐波畸变均不越限为约束条件，以各次谐波电导调节量最小为目标函数，确定各控制区域内电压检测型APF的最优谐波电导调节量；根据最优谐波电导调节量调节各控制区域中电压检测型APF的电导值，以对电压检测型APF进行控制。

技术实现思路

[0005]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法，一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
[0007]A、检测配电馈线末端即APF安装位置处母线上的三相电压信号u
a
、u
b
、u
c
,通过同步旋转坐标技术分离得到电压信号中各次谐波分量；
[0008]B、判断各次谐波与馈线长度之间的关系，为各次谐波电压选择相应的移相策略以及计算最优增益，然后相加得到APF的指令电流；
[0009]C、将控制方案中计算出来的指令电流与APF实际输出电流进行比较作差，对差值进行比例环节控制后再进行PWM调制，得到APF三相桥臂的驱动信号，从而控制三相变流器。
[0010]优选的，在所述步骤A中，具体包括
[0011][0012]将电压信号从三相静止坐标系下转换至两相旋转坐标系下，得到dq轴分量u
d
、u
q
，其中ω
h
＝h*ω
f
，ω
f
由锁相环得到；
[0013]对得到的u
d
、u
q
进行低通滤波，提取其直流分量
[0014][0015]将电压信号从两相旋转坐标系下转换至三相静止坐标系下，得到h次谐波分量u
ha
、u
hb
、u
hc
，其中ω
h
＝h*ω
f
，ω
f
由锁相环得到。
[0016]优选的，在所述步骤B中，具体包括
[0017]a、如果馈线长度和某次谐波的波长满足以下条件
[0018][0019]式中，n为正整数，l为配电馈线长度，λ为谐波的波长；则需对提取出的该次谐波电压使用左移策略即使用积分环节，其最优增益可由下式计算
[0020][0021]式中，β为相位移系数，MOD为求余函数，L0为单位长度馈线的分布电感值；
[0022]b、如果馈线长度和某次谐波的波长满足以下条件
[0023][0024]式中，n为正整数，l为配电馈线长度，λ为谐波的波长；则需对提取出的该次谐波电压使用右移策略即使用微分环节，其最优增益可由下式计算
[0025][0026]式中，β为相位移系数，MOD为求余函数，C0为单位长度馈线的分布电容值。
[0027]采用上述方法后，本专利技术具有以下有益效果：
[0028]1、由于本技术方案独特的驻波相移特性，传统RAPF方案中的“打鼹鼠”效应可以被有效避免；
[0029]2、通过移动配电馈线上谐波驻波的波腹使其恰好位于馈线的始端，那么馈线上谐波电压则不会被放大，并且大部分区域的谐波电压会被有效衰减；
[0030]3、由于对各次谐波独立控制，所有谐波电压的衰减效果都能达到最优；
[0031]4、应用本方案的APF只需安装在馈线末端，对安装位置要求不高。
附图说明
[0032]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。
[0033]图1是本专利技术APF安装示意图；
[0034]图2是本专利技术控制方案的控制框图；
[0035]图3是本专利技术11km馈线上5次谐波电压振荡与抑制效果理论对比图；
[0036]图4是本专利技术11km馈线上7次谐波电压振荡与抑制效果理论对比图；
[0037]图5是本专利技术11km馈线上5次谐波电压振荡与抑制效果仿真对比图；
[0038]图6是本专利技术11km馈线上7次谐波电压振荡与抑制效果仿真对比图。
具体实施方式
[0039]本专利技术的一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法，一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法，其特征在于，包括以下步骤，
[0040]A、检测配电馈线末端即APF安装位置处母线上的三相电压信号u
a
、u
b
、u
c
,通过同步旋转坐标技术分离得到电压信号中各次谐波分量；
[0041]B、判断各次谐波与馈线长度之间的关系，为各次谐波电压选择相应的移相策略以及计算最优增益，然后相加得到APF的指令电流；
[0042]C、将控制方案中计算出来的指令电流与APF实际输出电流进行比较作差，对差值进行比例环节控制后再进行PWM调制，得到APF三相桥臂的驱动信号，从而控制三相变流器。
[0043]优选的，在所述步骤A中，具体包括
[0044][0045]将电压信号从三相静止坐标系下转换至两相旋转坐标系下，得到dq轴分量u
d
、u
q
，其中ω
h
＝h*ω
f
，ω
f
由锁相环得到；
[0046]对得到的u
d
、u
q
进行低通滤波，提取其直流分量
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可以有效衰减背景谐波电压的APF控制方法，其特征在于，包括以下步骤，A、检测配电馈线末端即APF安装位置处母线上的三相电压信号u
a
、u
b
、u
c
,通过同步旋转坐标技术分离得到电压信号中各次谐波分量；B、判断各次谐波与馈线长度之间的关系，为各次谐波电压选择相应的移相策略以及计算最优增益，然后相加得到APF的指令电流；C、将控制方案中计算出来的指令电流与APF实际输出电流进行比较作差，对差值进行比例环节控制后再进行PWM调制，得到APF三相桥臂的驱动信号，从而控制三相变流器。2.根据权利要求1所述的一种可以衰减背景谐波电压的APF控制方法，其特征在于，在所述步骤A中，具体包括将电压信号从三相静止坐标系下转换至两相旋转坐标系下，得到dq轴分量u
d
、u
q
，其中ω
h
＝h*ω
f
，ω
f
由锁相环得到；对得到的u
d
、u

【专利技术属性】
技术研发人员：孙孝峰，张敏，颜辉，陈雪筠，
申请(专利权)人：常州瑞华新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：