【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及c型滤波器无谐振领域，具体涉及一种改进的c型滤波器无谐振设计方法及系统。
技术介绍
1、随着电力电子器件及非线性负荷的广泛使用，电网中的谐波问题尤为突出。而电网中大量无功补偿装置的使用，也增大了电力系统与无功补偿装置的谐振概率，同时也加剧了电网中的谐波严重程度，在避免或抑制谐振的前提下实现无功补偿成为一大研究热点。
2、采用无谐振设计的方法配置元件参数，将无功补偿电容配置为c型滤波器，可以降低谐振带来的谐波电压放大与滤波器有功损耗。但c型滤波器在选用无谐振设计时，在低频下元件参数选择范围会明显缩小，这将大大增加滤波器的配置成本，不利于滤波器的经济性设计。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是在于提供一种改进的c型滤波器无谐振设计方法及系统，在研究无谐振设计对c型滤波器结构元件参数选择范围影响的基础上，给c型滤波器增加一个lc并联支路实现对特定频次谐波的谐振抑制，通过设置lc并联谐振消除滤波器低频谐振点；然后将滤波器配置成本、有功损耗、谐振抑制性能等条件作为限制条件，提出滤波器元件参数配置模型，采用鲸鱼优化算法求解滤波器元件参数最优值，实现改进的c型滤波器无谐振设计参数配置。
2、本专利技术通过下述技术方案实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种改进的c型滤波器无谐振设计方法，该方法包括：
4、对c型滤波器增加一个lc并联支路，确定改进的c型滤波器；
5、根据电网的背景各次谐波含量及谐波限值，计算改进的c型滤
6、确定改进的c型滤波器的设计要求参数，根据设计要求参数构建约束条件；
7、构建改进的c型滤波器元件参数配置模型，采用鲸鱼优化算法对配置模型计算最优解，确定改进的c型滤波器元件，实现改进的c型滤波器无谐振设计参数配置。
8、进一步地，改进的c型滤波器结构包括依次连接的第一电容c1、第一电路结构和第二电路结构；
9、第一电路结构包括并联的第三电容c3和第二电感l2，第一电容c1连接第三电容c3和第二电感l2的第一公共端，第三电容c3和第二电感l2的第二公共端连接第二电路结构；
10、第二电路结构包括第一电感l1、第二电容c2和电阻r，第一电感l1和第二电容c2串联后与电阻r并联；第一电路结构的输出端连接第一电感l1，第二电路结构的输出端接地。
11、进一步地，改进的c型滤波器的工作模式，包括：
12、a1，当电网频次较低时，第二电容c2和第三电容c3所在支路阻抗较大，该支路等效为开路，此时改进的c型滤波器等效为第一电容c1(作为主电容)、电阻r、第二电感l2组成的单调阻尼谐滤波器；
13、a2，在电网基波频次下，设置第一电感l1和第二电容c2元件串联谐振，此时电阻r被短路，整个改进的c型滤波器等效为第一电容c1(作为主电容)与第三电容c3、第二电感l2组成的并联支路串联，基频电流不流经电阻r，改进的c型滤波器有功损耗降低；
14、a3，在电网抑制谐振的目标频次下，设置第三电容c3和第二电感l2并联支路并联谐振，整个改进的c型滤波器对外等效为开路，避免了改进的c型滤波器和电网在该频次下发生谐振；a4，在电网调谐频率下，整个改进的c型滤波器阻抗最小，呈低阻抗；
15、a5，在电网高次谐波下，第一电感l1、第二电感l2所在支路阻抗较大，此时改进的c型滤波器等效为第一电容c1(作为主电容)、电阻r、第三电容c3组成的阻尼滤波器；随着频率升高，第三电容c3的容抗降低，整个滤波器阻抗趋于纯电阻。
16、进一步地，根据电网的背景各次谐波含量及谐波限值，计算改进的c型滤波器允许的谐波电压放大系数，包括：
17、b1，构建谐波电压放大系数的极限hlimit的pcc点等效电路模型；
18、b2，根据pcc点等效电路模型建立方程：
19、
20、式中，为未接入无功补偿电容器或滤波器时的电压，vf(ω)为接入无功补偿电容器或滤波器时的电压；rf(ω)、xf(ω)分别为对应频次下的滤波器阻抗电阻值与电抗值，rs(ω)、xs(ω)分别为对应频次下的系统阻抗电阻值与电抗值；h(ω)表示接入滤波器前后接入点谐波电压的放大倍数，用来衡量谐振强度；
21、b3，根据方程，当rs(ω)＝0，xf(ω)＝-xs(ω)时，得到电压放大倍数最大值；
22、
23、b4，当最恶劣谐波电压放大系数小于某一预设的限值，使得即使在该频次下并联点发生谐振，放大后的谐波电压仍满足要求，从而实现无谐振设计；即：
24、hworst(ω)≤hlimit,ω≥ωh
25、式中：ωh为关注的最小谐波频次，hlimit为谐波电压放大系数的限值，根据系统的背景谐波电压与标准限值作比后，取各频次下满足要求的最小值。
26、进一步地，设计要求参数包括滤波器无功补充qf、抑制谐振的目标频次ω2、有功损耗限制plimit及调谐频率ωt。
27、进一步地，约束条件包括以下五个约束条件：
28、
29、第一约束条件：无功补偿需求；第一约束条件是根据第一电容c1由系统所需滤波器提供的无功功率决定；
30、
31、式中：qf为系统所需的无功功率，ω1为基频角频率，vr为系统额定电压；
32、第二约束条件：最小化基频有功损耗；第一约束条件是根据第二电容c2与第一电感l1在基频下串联谐振，基频电流不流经电阻，降低滤波器有功损耗；
33、
34、第三约束条件：无谐振设计；第三约束条件是采用无谐振设计，抑制宽频域下的由滤波器与系统谐振；
35、hworst(ω)≤hlimit,ω＞ωh
36、式中：一般ωh不宜小于5倍基频角频率；
37、第四约束条件：谐振抑制单元设计；第四约束条件是为实现宽频谐振抑制，设置谐振抑制单元第三电容c3、第二电感l2在目标频次下并联谐振，克服了无谐振设计在低频下元件参数选择范围缩小导致滤波器配置成本上升的缺点；
38、
39、第五约束条件5：成本与功率损耗优化；
40、ploss≤plimit
41、式中：ploss为滤波器实际有功损耗；plimit为滤波器最大有功损耗限值。
42、进一步地，配置模型的目标函数f为：
43、f＝min(costfilter)
44、式中，costfilter为滤波器成本。
45、第二方面，本专利技术又提供了一种改进的c型滤波器无谐振设计系统，该系统使用上述的一种改进的c型滤波器无谐振设计方法；该系统包括：
46、滤波器结构确定单元，用于对c型滤波器增加一个lc并联支路，确定改进的c型滤波器；
47、谐波电压放大系数计算单元，用于根据电网的背景各次谐波含量及谐波本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种改进的C型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种改进的C型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，所述改进的C型滤波器结构包括依次连接的第一电容C1、第一电路结构和第二电路结构；
3.根据权利要求2所述的一种改进的C型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，所述改进的C型滤波器的工作模式，包括：
4.根据权利要求1所述的一种改进的C型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，根据电网的背景各次谐波含量及谐波限值，计算改进的C型滤波器允许的谐波电压放大系数，包括：
5.根据权利要求1所述的一种改进的C型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，所述设计要求参数包括滤波器无功补充、抑制谐振的目标频次、有功损耗限制及调谐频率。
6.根据权利要求5所述的一种改进的C型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，根据所述设计要求参数构建约束条件，所述约束条件包括：
7.根据权利要求1所述的一种改进的C型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，所述配置模型的目标函数f为：
8.一种改进的C型滤波器无谐振设计
9.根据权利要求8所述的一种改进的C型滤波器无谐振设计系统，其特征在于，所述改进的C型滤波器结构包括依次连接的第一电容C1、第一电路结构和第二电路结构；
10.根据权利要求9所述的一种改进的C型滤波器无谐振设计系统，其特征在于，所述改进的C型滤波器的工作模式，包括：
...【技术特征摘要】
1.一种改进的c型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，该方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种改进的c型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，所述改进的c型滤波器结构包括依次连接的第一电容c1、第一电路结构和第二电路结构；
3.根据权利要求2所述的一种改进的c型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，所述改进的c型滤波器的工作模式，包括：
4.根据权利要求1所述的一种改进的c型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，根据电网的背景各次谐波含量及谐波限值，计算改进的c型滤波器允许的谐波电压放大系数，包括：
5.根据权利要求1所述的一种改进的c型滤波器无谐振设计方法，其特征在于，所述设计要求参数包括滤波器无功补充、抑制谐振的目标频次、有功损耗限制及调谐频率。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：徐琳，刘畅，张华，
申请(专利权)人：国网四川省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：
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