一种基于有源滤波器的三相不平衡补偿控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有源滤波器的三相不平衡补偿控制方法，它包括：将三相不平衡补偿装置通过公共耦合点并联到配变低压侧与三相不平衡负荷之间；采集网侧三相电压，运用基于二阶广义积分器的锁相环输出当前相位；采集网侧三相电感电流和逆变侧三相电感电流，利用锁相环输出的相位分别计算出交直轴分量；对逆变侧三相电感电流，经谐波计算和序分量计算分别计算出综合补偿电流的给定值；运用基于网侧电流补偿和比率谐振控制算法输出修正后的电流给定值，利用修正后的电流给定值再经电压外环控制和Clark

A three-phase unbalance compensation control method based on active power filter

【技术实现步骤摘要】
一种基于有源滤波器的三相不平衡补偿控制方法


[0001]本专利技术属于配电台区三相负荷自动调节
，尤其涉及一种基于有源滤波器的三相不平衡补偿控制方法。

技术介绍

[0002]配网负荷具有复杂性和多样性的特点，特别是非线性负载和不平衡负载接入配电网所产生的非正序电流(包括负序电流和零序电流)、谐波电流以及无功不足严重影响了电力网络和一、二次设备的安全运行。配电网中存在负序分量和零序分量会导致以下严重问题：中线电流过大；功率因数低；由于线损的增加导致电能传输效率低；接入电网的电机和变压器过热；视在功率需求增加；影响用户供电质量；等等。
[0003]目前三相不平衡治理主要有三种方式：一是电容自动调节型装置(如相间电容补偿)，二是换相开关型调节装置，三是电力电子型自动调节装置(如静止无功发生器SVG，有源滤波器APF等)。其中电容自动调节型装置的调节精度差、设备损耗换大；换相开关不能适用于大规模的治理，频繁换相引起操作过电压，无法保证电网安全稳定运行；电力电子型自动调节装置的调节精度高、响应速度快，是目前较为切实可行的一种方案，但SVG仅以系统无功作为补偿目标，APF则以系统中的谐波电流作为主要补偿目标，在消除谐波的同时也可以补偿无功和不平衡电流，具有一定的优势，但现有的电力电子型三相不平衡补偿装置均存在只能消除某种特定结构下的不平衡电流且控制策略动态响应性能较差、引起谐振和特定谐波滤除性能差等问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术要解决的问题是：提供一种基于有源滤波器的三相不平衡补偿控制方法，以解决电力电子型三相不平衡补偿装置均存在只能消除某种特定结构下的不平衡电流且控制策略动态响应性能较差、引起谐振和特定谐波滤除性能差等问题。
[0005]本专利技术技术方案是：
[0006]一种基于有源滤波器的三相不平衡补偿控制方法，它包括：
[0007]步骤1、将三相不平衡补偿装置通过公共耦合点并联到配变低压侧与三相不平衡负荷之间；
[0008]步骤2、采集网侧三相电压e
abc
，运用基于二阶广义积分器的锁相环输出当前相位θ；
[0009]步骤3、采集网侧三相电感电流i
2abc
和逆变侧三相电感电流i
Labc
，利用锁相环输出的相位θ，经Clark变换和Park变换分别计算出交直轴分量i
2d
、i
2q
和i
1d
、i
1q
。；
[0010]步骤4、对逆变侧三相电感电流i
Labc
，进一步利用锁相环输出的相位θ，经谐波计算和序分量计算分别计算出综合补偿电流的给定值和
[0011]步骤5、利用i
2d
、i
2q
、i
1d
、i
1q
，运用基于网侧电流补偿和比率谐振控制算
法输出修正后的电流给定值，其中直流侧电压采用PI控制器输出对的修正量；
[0012]步骤6、利用修正后的电流给定值再经电压外环控制和Clark
‑
Park逆变换输出三相电压的调制目标值，再发送SVPWM到三相不平衡补偿装置的IGBT三相半桥控制回路。
[0013]所述三相不平衡补偿装置由LCL前置滤波回路和IGBT三相半桥控制拓扑两部分组成，通过公共耦合点并联到配变低压侧与三相不平衡负荷之间。
[0014]三相不平衡补偿装置实时采集网侧三相电压V
ga
，V
gb
，V
gc
，网侧三相电流i
2a
，i
2b
，i
2c
和逆变侧三相电流i
1a
，i
1b
，i
1c
作为控制策略的输入量，以网侧三相电流i
2a
，i
2b
，i
2c
作为控制策略的输出量，使得输出的网侧三相电感电流分离出的负序和零序分量与负载侧的三相负载电流分离出的负序和零序分量大小相等，方向相反，从而使得网侧三相电流均衡。
[0015]运用基于二阶广义积分器的锁相环输出当前相位的方法为：三相电压首先经过abc/αβ变换为模量，用αβ/dq变换解耦成d轴分量和q轴分量之前，分别对V
α
和V
β
加入双二阶广义积分器的控制环节，然后再按常规单同步锁相环输出电压相位和角频率
[0016]基于网侧电流补偿的方法为：采用在电流控制环中引入比例谐振控制器的有源阻尼控制方法，基于电容电流i
C
对i1进行修正后进一步提高补偿后电流的功率因数，在对逆变侧电流i1控制环中增加针对网侧电流i2的修正量，主动调节逆变侧电感电流的给定值。
[0017]基于网侧电流补偿的方法还包括：同时采用比例谐振控制抑制谐振，维持系统稳定。
[0018]采用比例谐振控制抑制谐振的控制方法为：设G1为网侧电流修正控制器，G2为逆变侧电流控制器，i
2corr
为网侧电流修正量，在G2控制器中加入了比例谐振控制环节，G1和G2的传递函数如下所示：
[0019]G1＝k
p1
[0020][0021]其中k
p1
、k
p2
为比例系数，k
r
为谐振系数，ω0为谐振频率。
[0022]Clark变换公式为：
[0023][0024]Park变换公式为：
[0025][0026]本专利技术有益效果：
[0027]在配变台区三相电压不对称情况下，通过本专利技术的基于LCL型有源滤波器的三相不平衡补偿控制策略，快速实施电流跟踪控制，实现对基波无功电流、负序电流、零序电流的补偿，最终达到三相电流平衡的目标，抑制三相电流不平衡度和谐波分量，实现三相补偿的有功、无功功率调节，提高系统运行的功率因数，并抑制谐振问题，全面提高电能质量和系统稳定性。
[0028]本专利技术优点：
[0029]1、采用了基于LCL有源滤波器设计了三相不平衡整体补偿控制策略，可降低三相不平衡补偿装置滤波前置回路的体积和成本，并同时具有三相不平衡补偿和高次谐波电流抑制能力。
[0030]2、在补偿控制策略的锁相环中采用二阶广义积分器，增强在三相不平衡运行工况下锁相环对正负序分量和相位突变的适应能力，使锁相环提取准确的系统电压相位同步信号，加速控制器对不平衡突变情况下(例如不对称故障或突发性单相负荷)的响应能力；提高三相不平衡补偿控制器在三相负荷突变情况下的控制响应速度，快速降低配电台区的三相平衡度，及提高功率因数的功能，全面提高用户供电质量。
[0031]3、在补偿控制策略的电流控制环中采用了基于网侧电流修正+比率谐振控制的算法，有效抑制高次谐波和谐振问题，增加系统稳定性。
[0032]4、设计了基于LCL型有源滤波器的三相不平衡补偿整体控制策略的实施流程，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于有源滤波器的三相不平衡补偿控制方法，其特征在于：它包括：步骤1、将三相不平衡补偿装置通过公共耦合点并联到配变低压侧与三相不平衡负荷之间；步骤2、采集网侧三相电压e
abc
，运用基于二阶广义积分器的锁相环输出当前相位θ；步骤3、采集网侧三相电感电流i
2abc
和逆变侧三相电感电流i
Labc
，利用锁相环输出的相位θ，经Clark变换和Park变换分别计算出交直轴分量i
2d
、i
2q
和i
1d
、i
1q
；步骤4、对逆变侧三相电感电流i
Labc
，进一步利用锁相环输出的相位θ，经谐波计算和序分量计算分别计算出综合补偿电流的给定值和步骤5、利用i
2d
、i
2q
、i
1d
、i
1q
，运用基于网侧电流补偿和比率谐振控制算法输出修正后的电流给定值，其中直流侧电压采用PI控制器输出对的修正量；步骤6、利用修正后的电流给定值再经电压外环控制和Clark
‑
Park逆变换输出三相电压的调制目标值，再发送SVPWM到三相不平衡补偿装置的IGBT三相半桥控制回路。2.根据权利要求1所述的一种基于有源滤波器的三相不平衡补偿控制方法，其特征在于：所述三相不平衡补偿装置由LCL前置滤波回路和IGBT三相半桥控制拓扑两部分组成，通过公共耦合点并联到配变低压侧与三相不平衡负荷之间。3.根据权利要求2所述的一种基于有源滤波器的三相不平衡补偿控制方法，其特征在于：三相不平衡补偿装置实时采集网侧三相电压V
ga
，V
gb
，V
gc
，网侧三相电流i
2a
，i
2b
，i
2c
和逆变侧三相电流i
1a
，i
1b...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秋雁，谈竹奎，张锐锋，欧家祥，代吉玉蕾，邓钥丹，张俊玮，刘斌，吴鹏，丁超，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：