一种有源滤波器的控制方法、系统、设备和介质技术方案

本发明专利技术涉及一种有源滤波器的控制方法、系统、设备和介质，方法包括以下步骤：确定用于控制高压交流输电网谐波的有源滤波器的拓扑结构；根据有源滤波器在高压交流输电网接入点的目标滤波次数的谐波电压，确定有源滤波器的控制策略及对应的控制系数；基于确定的控制策略及其控制系数，计算当前有源滤波器的等效动态阻抗及系统谐波阻抗，并根据阻抗计算结果判断系统是否稳定，若不稳定则对控制系数进行修改，直至系统稳定。本发明专利技术可以广泛应用于高压输电网规划设计领域。输电网规划设计领域。输电网规划设计领域。

【技术实现步骤摘要】
一种有源滤波器的控制方法、系统、设备和介质


[0001]本专利技术涉及一种用于控制高压交流输电网谐波的有源滤波器的控制方法、系统、设备和介质，属于输电系统设计领域。

技术介绍

[0002]随着大量非线性负荷接入交流输电网，炼铝、高铁等工业负荷向交流输电网中注入谐波，以及新型大功率电力电子设备在交流输电网中的大量应用，使得交流输电网的谐波特性非常复杂。此外，直流换流站在交流输电网内密集建设，成为重要的谐波源，而直流换流站中装设的无源滤波器也极大的改变了交流输电网的谐波特性。目前，交流输电网的谐波水平不断提高，电能质量问题越发突出，特别是低频的5次、7次谐波问题严重，江苏、浙江等发达地区的电网5次谐波水平目前已经达到3%甚至更高的水平。
[0003]使用传统的无源滤波器方案解决交流输电网的谐波问题，存在诸多弊端。这是因为，无源滤波器由电容电感谐振网络组成，在设计调谐点上的阻抗达到最小。如果设计调谐点的阻抗过小，在高压系统下流过无源滤波器的谐波电流会过大，超过无源滤波器设备本身耐受能力，如果设计调谐点的阻抗过大，则不能达到要求的滤波性能。而且，无源滤波器的阻抗曲线是固定且连续的，其在设计调谐点频率附近的谐波次数的阻抗也较低，会改变这些谐波次数的交流电网的阻抗特性和网内谐波分布，带来不利的影响，甚至增强这些谐波。交流输电网的系统条件不断变化，由于无源滤波器的设计调谐点的阻抗并非绝对小，其滤波效果受到交流系统阻抗变化的影响，不能完全保证滤波效果。
[0004]大型电力电子装置技术和现代控制技术的不断发展，尤其是柔直技术的高速发展，使得大功率电力电子器件高速可控关断成为可能，因而基于此的大功率高电压等级灵活有源滤波技术具备了工程可用性。
[0005]在工程中应用的有源滤波器方案，一般的结构是，可关断器件换流阀通过一个连接设备接入交流输电网，该连接设备可以采用变压器之类的感性连接设备，也可以采用无源滤波器之类的容性连接设备。通过控制可关断器件开断使得换流阀成为可控电压源，以控制流过连接设备的谐波电流，使得有源滤波器整体呈现可控电流源的特性。由于有源滤波器方案的滤波性能不受交流系统条件变化的影响，且可以控制各个谐波次数下的谐波阻抗，因此会是一种适用于解决复杂多变的高压输电网的谐波问题的，适应性更强滤波效果更好的滤波方案。然而，大功率电力电子器件成本昂贵，如何进行经济合理的设计，成为有源滤波方案的重中之重。

技术实现思路

[0006]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于控制高压交流输电网谐波的有源滤波器的控制方法、系统、设备和介质，能够有效控制交流母线上的谐波电压。
[0007]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：第一方面，本专利技术提供一种有源滤波器的控制方法，其包括以下步骤：
确定用于控制高压交流输电网谐波的有源滤波器的拓扑结构；根据有源滤波器在高压交流输电网接入点的目标滤波次数的谐波电压，确定有源滤波器的控制策略及对应的控制系数；基于确定的控制策略及其控制系数，计算当前有源滤波器的等效动态阻抗及系统谐波阻抗，并根据阻抗计算结果判断系统是否稳定，若不稳定则对控制系数进行修改，直至系统稳定。
[0008]进一步，所述有源滤波器的拓扑结构的等效电路包括：等效电压源U
apf
和等效连接阻抗Z
L
，所述等效连接阻抗Z
L
的高压端连接高压交流输电网，所述等效连接阻抗Z
L
的低压端连接等效电压源U
apf
，所述等效电压源U
apf
另一端接地。
[0009]进一步，所述有源滤波器的控制策略包括两种：第一种，控制有源滤波器输出可控谐波电流，且所述有源滤波器输出的可控谐波电流与接入点的目标滤波次数的谐波电压所形成的等效阻抗的阻抗角度在（
‑
45
°
，45
°
）内；第二种，控制有源滤波器输出可控谐波电压，且所述有源滤波器输出的可控谐波电压与接入点的目标滤波次数的谐波电压诺顿等效后形成的等效虚拟阻抗的阻抗角度在（
‑
45
°
，45
°
）内。
[0010]进一步，所述有源滤波器在高压交流输电网接入点的目标谐波次数的电压通过直接采集接入点谐波电压实现，或通过采集并联在高压交流输电网同一电气接入点的其他并联设备的电流后转换实现。
[0011]进一步，基于确定的控制策略及其控制系数，计算当前有源滤波器的等效动态阻抗及系统谐波阻抗，并根据阻抗计算结果判断系统是否稳定，若不稳定则对控制系数进行修改，直至系统稳定的方法，包括：计算有源滤波器接入高压交流输电网后的等效动态阻抗；根据柯西定理对有源滤波器的等效动态阻抗和系统谐波阻抗控进行判定，若满足则系统稳定，否则需重新调整控制系数，直至系统稳定。
[0012]进一步，有源滤波器接入高压交流输电网后，系统的传递函数为：其中，为系统背景谐波电压；为系统电流；为接入点的系统谐波阻抗；为有源滤波器的等效动态阻抗。
[0013]进一步，所述有源滤波器的等效动态阻抗为有源滤波器的端口电压和支路电流的动态比值。
[0014]第二方面，本专利技术提供一种有源滤波器的控制系统，其包括：拓扑结构确定模块，用于确定用于控制高压交流输电网谐波的有源滤波器的拓扑结构；控制系数确定模块，用于根据有源滤波器在高压交流输电网接入点的目标滤波次数的谐波电压，控制有源滤波器输出可控谐波电流或可控谐波电压，并确定其控制系数；稳定性判断模块，用于基于确定的控制策略及其控制系数，计算当前有源滤波器的等效动态阻抗及系统谐波阻抗，并根据阻抗计算结果判断系统是否稳定，若不稳定则对
控制系数进行修改，直至系统稳定。
[0015]第三方面，本专利技术提供一种处理设备，所述处理设备至少包括处理器和存储器，所述存储器上存储有计算机程序，其所述处理器运行所述计算机程序时执行以实现所述有源滤波器的控制方法的步骤。
[0016]第四方面，本专利技术提供一种计算机存储介质，其上存储有计算机可读指令，所述计算机可读指令可被处理器执行以实现所述有源滤波器的控制方法的步骤。
[0017]本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术通过对有源滤波器进行控制，使其输出可控谐波电流或可控谐波电压，有效压低高压交流输电网接入点处的谐波电压，原理简单，实现方便；2、本专利技术的稳定性判据简单，可视化：根据柯西定理对系统谐波阻抗和有源滤波器的等效动态阻抗进行判定，进而实现对系统稳定性的判定；3、本专利技术通过调整有源滤波器输出的可控谐波电流或可控谐波电压与接入点的谐波电压之间的角度差，可以补偿控制延时。
[0018]因此，本专利技术可以广泛应用于输电系统设计领域。
附图说明
[0019]图1是本专利技术实施例提供的有源滤波器的控制方法流程图；图2是本专利技术实施例提供的有源滤波器的控制方法适用的有源滤波器的拓扑结构示意图；图3是本专利技术实施例提供的有源滤波器采用变压器接入型式的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源滤波器的控制方法，其特征在于包括以下步骤：确定用于控制高压交流输电网谐波的有源滤波器的拓扑结构；根据有源滤波器在高压交流输电网接入点的目标滤波次数的谐波电压，确定有源滤波器的控制策略及对应的控制系数；基于确定的控制策略及其控制系数，计算当前有源滤波器的等效动态阻抗及系统谐波阻抗，并根据阻抗计算结果判断系统是否稳定，若不稳定则对控制系数进行修改，直至系统稳定。2.如权利要求1所述的一种有源滤波器的控制方法，其特征在于：所述有源滤波器的拓扑结构的等效电路包括：等效电压源U
apf
和等效连接阻抗Z
L
，所述等效连接阻抗Z
L
的高压端连接高压交流输电网，所述等效连接阻抗Z
L
的低压端连接等效电压源U
apf
，所述等效电压源U
apf
另一端接地。3.如权利要求1所述的一种有源滤波器的控制方法，其特征在于：所述有源滤波器的控制策略包括两种：第一种，控制有源滤波器输出可控谐波电流，且所述有源滤波器输出的可控谐波电流与接入点的目标滤波次数的谐波电压所形成的等效阻抗的阻抗角度在（
‑
45
°
，45
°
）内；第二种，控制有源滤波器输出可控谐波电压，且所述有源滤波器输出的可控谐波电压与接入点的目标滤波次数的谐波电压诺顿等效后形成的等效虚拟阻抗的阻抗角度在（
‑
45
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，45
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）内。4.如权利要求1所述的一种有源滤波器的控制方法，其特征在于：所述有源滤波器在高压交流输电网接入点的目标谐波次数的电压通过直接采集接入点谐波电压实现，或通过采集并联在高压交流输电...

【专利技术属性】
技术研发人员：马为民，季一鸣，宋胜利，陈玉树，吴方劼，王玲，杨一鸣，张涛，申笑林，刘心旸，郝致远，杜商安，祝全乐，翁海清，常怡然，
申请(专利权)人：国网经济技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：