一种有源滤波器及其控制方法技术

本发明专利技术公开了一种有源滤波器及其控制方法，包括有源滤波器和无源滤波器，所述电网上设置有有源滤波器和无源滤波器，所述有源滤波器和无源滤波器之间串联。本发明专利技术的一种有源滤波器，对于电源电压中的畸变电压，有源滤波器被控制产生与其相同的谐波补偿电压，以抑制电源电压畸变产生的谐波电流，另外,有源滤波器的投入还可有效地抑制电力系统阻抗和无源滤波器之间可能产生的串并联谐振，由于有源滤波器不是直接对谐波电流进行消除，而是起到提高无源滤波器滤波效果的目的，它所产生的补偿电压中不含有基波电网电压只含有谐波电压，故其功率容量很小具有良好的经济性，适于对大容量的谐滤负载进行补偿。的谐滤负载进行补偿。的谐滤负载进行补偿。

【技术实现步骤摘要】
一种有源滤波器及其控制方法


[0001]本专利技术涉及有源滤波器
，具体为一种有源滤波器及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着电力系统中非线性负载的日益增多如何抑制由这些负载引起的电力系统的谐波成了电气工程师们目前面临的一个难题。谐波污染造成电力系统中电压和电流波形成的严重畸变,不仅导致极低的功率因数而且危害用电设备和通信系统的稳定运行。
[0003]目前采用的滤波器有两种：一种基于传统的LC滤波电路来消除谐波，这种滤波器采用的器件是无源器件,通常称之为无源滤波器。无源滤波器具有结构简单、成本低廉、运行可靠性较高、运行费用较低的优点；无源滤波器的主要缺点是：滤波效果与负载有关即滤波特性受系统参数影响较大，只能补偿固定的无功功率对变化的无功功率不能进行精确的补偿。另一种是基于现代电力电子器件有源滤波电路,这种滤波器采用的器件是有源器件,可以由电流或电压来控制,通常称之有源滤波器(Active Power Filter,简称APF)与无源器相比APF有高度可控性和快响应性,其具体特点为：不仅能补偿各次谐波,还可以抑制闪变、补偿无功,有一机多能的特点，滤波特性不受系统阻抗的影响，可消除与系统阻抗发生谐振的危险；具有自适应功能可自动跟踪补偿变化着的谐波。
[0004]尽管有源滤波器有着很大的技术优势，但是在实际的电力系统使用过程中，仅仅依靠有源滤波器来实现电力系统的正常运行还是不足的。基于以上的原因，本专利技术提出一种有源滤波器及其控制方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术解决的技术问题在于克服现有技术的单一滤波器使用不足的缺陷，提供一种有源滤波器及其控制方法。所述一种有源滤波器及其控制方法具有混合有源滤波器与无源滤波器，便于电力系统稳定运行等特点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种有源滤波器，包括有电网，所述电网上设置有有源滤波器和无源滤波器，所述有源滤波器和无源滤波器之间串联，所述有源滤波器和无源滤波器均设置有多个，所述有源滤波器和无源滤波器之间设置有耦合变压器，所述有源滤波器内设置有控制系统，所述电网上负载有谐波电流源。
[0007]优选的，所述控制系统包括参数估计模块、设计计算模块和控制模块组成；
[0008]所述参数估计模块用于对谐波电流源输入的信号进行迭代的估计计算；
[0009]所述设计计算模块用于基于一定的设计准则和参数估计模块计算后的数据进行控制参数的计算操作；
[0010]所述控制模块用于对系统参数的控制操作。
[0011]优选的，所述无源滤波器的容量为2.5千伏安，所述有源滤波器的容量为0.3千伏安，所述谐波电流源的容量为5千伏安，所述电网电源为220伏，频率为50赫兹。
[0012]优选的，所述无源滤波器采用多个单调谐滤波器组成，所述单调谐滤波器的调谐
频率根据被补偿对象的谐波成分确定。
[0013]优选的，所述有源滤波器采用电压型逆变器，所述有源滤波器的输出幅值和相位均可调的各次谐波的叠加，用以滤除电网的部分谐波并抑制电网阻抗与无源滤波器之间的谐振。
[0014]优选的，所述耦合变压器用于有源滤波器和无源滤波器的电气隔离，且所述耦合变压器可根据有源滤波器和无源滤波的电流电压等级来选择适当的变比，以满足有源和无源滤波器的电压匹配和电流匹配。
[0015]一种有源滤波器的控制方法，包括以下步骤：
[0016]S1：谐波电流源输出信号到参数估计模块；
[0017]S2：参数估计模块对谐波电流源输入的信号进行迭代的估计计算；
[0018]S3：将计算后的信号数据传输到设计计算模块内；
[0019]S4：设计计算模块根据选定的设计准则和获取的计算后的信号进行再次计算，计算出控制模块参数；
[0020]S5：控制模块参数输入到系统之中，实现对控制系统的有效和准确的控制，对谐波电流的控制采用自适应神经网络控制算法,根据电网参数的变化自动调节控制器的参数，对谐波电压比例系数则采用基于自适应神经网络的解耦控制,使用时表明采用这种复合控制混合有源电力滤波器能达到较好的滤波效果。
[0021]一种有源滤波器的控制方法，所述步骤5中对谐波控制的自适应神经网络控制算法，包括以下步骤：
[0022]S51：系统的初始化操作，在算法运行的初期给出最大的运行次数，输出的误差下限值，并记录系统初始的运算次数为1；
[0023]S52：自适应神经网络控制算法求出电源谐波电力在两相坐标系下对于的谐波有功电力和无功电流梯度；
[0024]S53：利用记忆梯度方向符号变化频度的信息进行连续两侧的迭代操作，使得输出权值的变化步长自适应学习算法，完成自适应神经网络控制算法的一次学习操作，并记录自适应神经网络控制算法运算次数加1；
[0025]S54：对输出的误差下限值进行检测操作，若监测到的输出误差大于误差下限值，并且自适应神经网络控制算法运算的次数小于给出的最大的运行次数时，此时返回到步骤52进行再次运行，若监测到的输出误差小于误差下限值或自适应神经网络控制算法运算的次数大于给出的最大的运行次数时，执行下一步；
[0026]S55：自适应神经网络控制算法运算结束。
[0027]优选的，所述步骤53中在进行连续两次迭代操作过程中，若第一次进行迭代后的输出权值的变化步长与后一次的输出权值的变化步长相反，则意味着输出权值下降太快，步长太大，算法应减少步长，若第一次进行迭代后的输出权值的变化步长与后一次的输出权值的变化步长相同，则意味着输出权值下降太慢，步长太小，算法应增加步长。
[0028]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0029]1、本专利技术的一种有源滤波器，综合电力滤波系统对于负载侧的谐波电流源，有源滤波器被控制为一个等效谐波阻抗，它使无源和有源滤波器总的串联谐波阻抗对各次谐波都为零，从而使所有的负载谐波电流全部流入无源滤波器支路，达到提高无源滤波器滤波
效果的目的，此时有源滤波器的输出补偿电压为所有负载谐波电流流过无源滤波器时产生的电压；
[0030]2、本专利技术的一种有源滤波器，对于电源电压中的畸变电压，有源滤波器被控制产生与其相同的谐波补偿电压，以抑制电源电压畸变产生的谐波电流，另外,有源滤波器的投入还可有效地抑制电力系统阻抗和无源滤波器之间可能产生的串并联谐振，由于有源滤波器不是直接对谐波电流进行消除，而是起到提高无源滤波器滤波效果的目的，它所产生的补偿电压中不含有基波电网电压只含有谐波电压，故其功率容量很小具有良好的经济性，适于对大容量的谐滤负载进行补偿。
附图说明
[0031]图1为本专利技术一种有源滤波器的组成结构图；
[0032]图2为本专利技术一种有源滤波器的控制方法流程图；
[0033]图3为本专利技术一种有源滤波器的控制方法的自适应神经网络控制算法流程图。
具体实施方式
[0034]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，包括有电网,其特征在于：所述电网上设置有有源滤波器和无源滤波器，所述有源滤波器和无源滤波器之间串联，所述有源滤波器和无源滤波器均设置有多个，所述有源滤波器内设置有控制系统，所述有源滤波器和无源滤波器之间设置有耦合变压器，所述电网上负载有谐波电流源。2.根据权利要求1所述的一种有源滤波器，其特征在于：所述控制系统包括参数估计模块、设计计算模块和控制模块组成；所述参数估计模块用于对谐波电流源输入的信号进行迭代的估计计算；所述设计计算模块用于基于一定的设计准则和参数估计模块计算后的数据进行控制参数的计算操作；所述控制模块用于对系统参数的控制操作。3.根据权利要求1所述的一种有源滤波器，其特征在于：所述无源滤波器的容量为2.5千伏安，所述有源滤波器的容量为0.3千伏安，所述谐波电流源的容量为5千伏安，所述电网电源为220伏，频率为50赫兹。4.根据权利要求1所述的一种有源滤波器，其特征在于：所述无源滤波器采用多个单调谐滤波器组成，所述单调谐滤波器的调谐频率根据被补偿对象的谐波成分确定。5.根据权利要求1所述的一种有源滤波器，其特征在于：所述有源滤波器采用电压型逆变器，所述有源滤波器的输出幅值和相位均可调的各次谐波的叠加，用以滤除电网的部分谐波并抑制电网阻抗与无源滤波器之间的谐振。6.根据权利要求1所述的一种有源滤波器，其特征在于：所述耦合变压器用于有源滤波器和无源滤波器的电气隔离，且所述耦合变压器可根据有源滤波器和无源滤波的电流电压等级来选择适当的变比，以满足有源和无源滤波器的电压匹配和电流匹配。7.根据权利要求1
‑
6任一项所述的一种有源滤波器的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：谐波电流源输出信号到参数估计模块；S2：参数估计模块对谐波电流源输入的信号进行迭代的估计计算；S3：将计算后的信号数据传输到设计计算模块内...

【专利技术属性】
技术研发人员：何小兵，
申请(专利权)人：阿珂法电气广州有限公司，
类型：发明
国别省市：