一种有源滤波器的自适应容量调节方法技术

本发明专利技术公开了一种有源滤波器的自适应容量调节方法，包括以下步骤：检测有源滤波器的输出电流，从输出电流中提取各次谐波电流量；利用自适应虚拟阻抗生成环节获取虚拟阻抗值；将各次谐波电流量和虚拟阻抗值的乘积作为各次谐波电压参考信号，与谐波电压信号作差输入至比例谐振控制器，获取谐波电流参考信号；将谐波电流参考信号、无功补偿电流信号和稳压电流信号作和，并与输出电流信号作差输入至P控制器，得到电压参考输出，将其输入至PWM生成器控制逆变器，校验有源滤波器接入系统是否发生谐振。本发明专利技术利用虚拟阻抗控制策略抑制谐波的同时，降低了背景谐波电压带来的影响，同时改善虚拟阻抗控制策略被动滤波的缺点，降低了容量空置率。量空置率。量空置率。

【技术实现步骤摘要】
一种有源滤波器的自适应容量调节方法


[0001]本专利技术涉及滤波器领域，特别是涉及一种有源滤波器的自适应容量调节方法。

技术介绍

[0002]有源滤波器是针对电力系统输电及配电网络中谐波扰动及谐振的一种有效治理装置。传统的有源滤波器通常被应用在非线性负载侧的谐波治理及无功支撑，或中高压系统中治理谐波。目前，中高压系统通常配备无源滤波器组与无功电容器组进行谐波与无功补偿。这些治理装置的治理容量固定、功率损耗大、易于系统侧发生谐振。故中高压系统中应用有源滤波器治理谐振、补偿无功的需求增加。
[0003]目前，有源滤波器的应用主要面临以下困难：1. 传统有源滤波器控制策略针对的是谐波电流超标，而在中高压系统中需要考虑背景谐波电压的影响，传统有源滤波器的控制策略受其影响，达不到预期的治理效果。
[0004]2. 中高压系统中的无功需求是动态变化的，当有源滤波器需要同时补偿无功与谐波时，总会有部分容量在动态过程中被闲置。提升容量的利用效率，合理分配容量需要考虑。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的上述不足，本专利技术提供的一种有源滤波器的自适应容量调节方法解决了传统有源滤波器控制策略受背景谐波电压影响，以及容量利用效率低的问题。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种有源滤波器的自适应容量调节方法，所述方法包括以下步骤：S1：检测有源滤波器的输出电流，利用双广义二阶积分器从输出电流中提取各次谐波电流量；S2：将当前无功容量需求、额定容量、并网点电压和有源滤波器输出电流输入至自适应虚拟阻抗生成环节，获取虚拟阻抗值；S3：将各次谐波电流量和虚拟阻抗值的乘积作为各次谐波电压参考信号，将各次谐波电压参考信号与谐波电压信号作差输入至比例谐振控制器，获取谐波电流参考信号；S4：将谐波电流参考信号、无功补偿电流信号和稳压电流信号作和，并与输出电流信号作差输入至P控制器，得到电压参考输出；S5：将电压参考输出输入至PWM生成器控制逆变器，校验有源滤波器接入系统是否发生谐振，完成有源滤波器的自适应容量调节。
[0007]上述方案的有益效果是：通过上述技术方案，利用有源滤波器补偿无功时出现的容量闲置，提升有源滤波器的治理效果，同时解决了传统有源滤波器控制策略受背景谐波电压影响的问题。
[0008]进一步地，S1中双广义二阶积分器的传输函数如下所示：其中，为控制第一路输出信号的控制器传输函数，为控制器带宽，为次角频率，为控制第二路输出信号的控制器传输函数，代表时域，为控制频次相关参数，且取5、7、11和13。
[0009]上述进一步方案的有益效果是：通过双广义二阶积分器的信号被处理成两路相交信号，利用上述公式获得第一路输出信号和第二路输出信号，二者的区别在于，通过第一路输出的信号相位在控制频率处相较原信号相位不变，通过第二路输出的信号相位在控制频率处相较原信号相位滞后90
°
。
[0010]进一步地，S2中自适应虚拟阻抗生成环节的设计取决于有源滤波器的容量，所述容量的分配包括以下公式：其中，为谐波容量。
[0011]上述进一步方案的有益效果是：利用上述公式在无功需求小的时候将容量分配给谐波容量，提升容量的利用效率。
[0012]进一步地，S5中谐振校验采取Nyquist稳定判据，当AC系统侧等效阻抗与混合系统侧等效阻抗满足外部稳定条件时，则有源滤波器接入系统不会出现谐振现象，达成谐波放大的治理目的，具体包括以下公式：外部稳定条件公式如下所示：其中，为AC系统侧电流，为AC系统侧等效电压源，代表时域，为输出电流，为和的辐角差，为辐角符号。
[0013]上述进一步方案的有益效果是：利用上式判断系统是否出现谐振现象，当和阻抗幅值相等时，若二者的辐角差小于180
°
，有源滤波器接入系统将不会出现谐振现象，即达成谐波放大的治理目的，若二者的辐角差等于180
°
，则有源滤波器接入系统发生谐振。
附图说明
[0014]图1为一种有源滤波器的自适应容量调节方法流程图。
[0015]图2为和的频率特性图。
[0016]图3为容量动态调整环节框图。
[0017]图4为节点电压畸变率与APF谐波补偿容量的关系图。
[0018]图5为输出容量随时间的变化曲线图。
[0019]图6为更改容量时对应的低压侧电阻的变化曲线图。
[0020]图7为准比例谐振控制器传输函数流程图。
[0021]图8为准比例谐振控制器bode图。
[0022]图9为有源滤波器支路与系统侧、负载侧的电路原理图。
[0023]图10为基于bode图的阻抗稳定性判断曲线图。
[0024]图11为基于Nyquist图的阻抗稳定性判定坐标图。
[0025]图12为有源滤波器接入示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步说明。
[0027]如图1所示，一种有源滤波器的自适应容量调节方法，所述方法包括以下步骤：S1：检测有源滤波器的输出电流，利用双广义二阶积分器从输出电流中提取各次谐波电流量；S2：将当前无功容量需求、额定容量、并网点电压和有源滤波器输出电流输入至自适应虚拟阻抗生成环节，获取虚拟阻抗值；S3：将各次谐波电流量和虚拟阻抗值的乘积作为各次谐波电压参考信号，将各次谐波电压参考信号与谐波电压信号作差输入至比例谐振控制器，获取谐波电流参考信号；S4：将谐波电流参考信号、无功补偿电流信号和稳压电流信号作和，并与输出电流信号作差输入至P控制器，得到电压参考输出；S5：将电压参考输出输入至PWM生成器控制逆变器，校验有源滤波器接入系统是否发生谐振，完成有源滤波器的自适应容量调节。
[0028]S1中双广义二阶积分器的传输函数如下所示：其中，为控制第一路输出信号的控制器传输函数，为控制器带宽，为次角频率，为控制第二路输出信号的控制器传输函数，代表时域，为控制频次相关参数，且取5、7、11和13。
[0029]在本专利技术的一个实施例中，通过双广义二阶积分器的信号会被处理成两路相交信号，通过与的信号其幅值在通频带为1，其他频带接近0。二者区别在于：通过的信号相位在控制频率处相较原信号相位不变，通过的信号相位在控制频率处
相较原信号相位滞后90
°
。通过多个双广义二阶积分器的共同作用可以从输入信号中同时筛选出多个频段的信号进行分频处理。为了使各频次的信号不相互影响，将剩余分量减掉，只保留所需频段信号。例如，全部筛选频次为5、7、11和13次，所需频次信号为13次。则减去5、7和11次信号，公式如下所示，可以获得如图2所示的频率特性，其中为频次，、和分别为在频次1、5和7时的控制器输出信号，、和分别为在频次1、5和7时的第一路输出信号，为所需频次信号，表示各频次下控制器输出信号。
[0030][0030]S2中自适应虚拟阻抗生成环节的设计取决于有源滤波器的容量，所述容量的分配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种有源滤波器的自适应容量调节方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1：检测有源滤波器的输出电流，利用双广义二阶积分器从输出电流中提取各次谐波电流量；S2：将当前无功容量需求、额定容量、并网点电压和有源滤波器输出电流输入至自适应虚拟阻抗生成环节，获取虚拟阻抗值；S3：将各次谐波电流量和虚拟阻抗值的乘积作为各次谐波电压参考信号，将各次谐波电压参考信号与谐波电压信号作差输入至比例谐振控制器，获取谐波电流参考信号；S4：将谐波电流参考信号、无功补偿电流信号和稳压电流信号作和，并与输出电流信号作差输入至P控制器，得到电压参考输出；S5：将电压参考输出输入至PWM生成器控制逆变器，校验有源滤波器接入系统是否发生谐振，完成有源滤波器的自适应容量调节。2.根据权利要求1所述的有源滤波器的自适应容量调节方法，其特征在于，所述S1中双广义二阶积分器的传输...

【专利技术属性】
技术研发人员：周子琛，罗梁骁，李振霖，唐俊苗，王杨，汪颖，肖先勇，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：