[发明专利]SVC特定次数谐波预测消除控制方法及其实现装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统静止无功补偿器和混合注入式有源滤波器的核心技术，特别是一种SVC特定次数谐波预测消除控制方法及其实现装置。

背景技术

本世纪70年代以来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子变流装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，电网中的谐波污染愈加严重；同时，由于大多数电力电子装置的功率因数很低，也大大降低了电网的供电质量。因此，消除谐波污染、提高功率因数已经成为当前电力运行和生产部门的重大课题。有源滤波及无功补偿装置是属于灵活交流输电或柔性输电(Flexible AC Transmission System)的新一代电力产品，它的工作原理与传统的电力设备存在着本质上的不同。有源滤波及无功补偿装置是利用大功率电力电子器件(如IGBT、GTO)制造一个系统需要的电源，该电源可以产生与系统谐波反相的同样谐波来抵消系统中的谐波，也可以为电力系统提供需要补偿的无功电流，实现滤除谐波和无功补偿的目的。与传统的补偿方法相比，有源滤波及静止无功补偿装置可以实现感性无功到容性无功的补偿；可以实现根据系统对无功的需求，而基本做到“即时”调整，调整时间可小于0.01s。

目前，静止无功补偿器主要包括晶闸管控制电抗器TCR和晶闸管控制电容器TSC、晶闸管控制电抗器和固定电容器FC等结构形式。由于TCR发出的电流为非正弦，谐波含量较大，必须配套相应的滤波装置。传统的SVC滤波装置采用的是一组无源滤波器(PPF)组，它结构简单、成木低、技术成熟.但它最大的缺点是：滤波特性受电网阻抗的影响，可能发生电网与滤波器间的串、并联谐振，不能对谐波实现动态补偿，有效材料消耗多，体积大。

有源滤波器APF具有良好的滤波特性，并且不会构成谐振。然而由于大功率可关断器件(GTR、GTO、IGBT)发展水平的限制，APF承担不了高电压、大容量的非线性负荷交流系统侧谐波抑制的要求。为了满足大容量非线性负荷的滤波要求.从上世纪90年代至今有些人提出了各种APF与PF混合的滤波结构，即混合有源电力滤波器HAPF。

而HAPF兼顾了两者的长处，初期投资小，性价比高，能满足高压大容量系统实用化的要求，是目前工程中非常具有应用前景的形式。然而对SVC和HAPF的联合运行，在研究和工程应用方面，还很少有人涉及，而且没有人提出一种方案涉及实现HAPF对SVC的发出的特定次数谐波进行抑制。其技术的难点在于解决HAPF滤波效果和系统动态性能之间存在矛盾，以及如何实现对SVC和HAPF的协调控制，避免两者控制器之间的交互影响，提高系统运行性能和稳定性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷，提出一种SVC特定次数谐波预测消除控制方法及其实现装置，能够实现对SVC装置快速、有效的谐波补偿，改善SVC的动态性能指标，提高SVC的稳定性。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是，利用HAPF采用模糊预测自适应控制算法消除SVC工作时产生的2次，5次，7次，11次，13次谐波，具体包括以下步骤：

a.将负载电流I_lh采用dq变换实现负载电流谐波与基波的分离，其中引入电源电压矢量SRF法检测同步旋转角。

b.参考基波电流分量，由SVC闭环多反馈PI调节器和非线性环节得到SVC控制输出；

b.由负载谐波电流，采用递推积分PI控制算法，得到HAPF输出量参考值；

c.将本周期负载的谐波电流与上一周期的谐波电流估计值相减得到控制输出谐波电流修正量ΔI_lh1；

d.参考本周期的SVC谐波电流输出，采用模糊预测自适应控制算法得到下一周期谐波输出修正系数ΔI_lh2；

e.把HAPF的输出量参考值与上述两个修正量ΔI_lh1和ΔI_lh2相加，得到其控制输出。

本发明中还包括实现SVC特定次数谐波预测消除控制方法的装置，在原有的SVC基础之上，增加了HAPF以及一套双DSP控制板，利用混合注入式有源滤波器HAPF对静止无功补偿器SVC发出2次，5次，7次，11次，13次谐波进行预测和滤波。其中混合注入式有源滤波器，由有源部分、输出滤波器、耦合变压器、基波串联谐振电路、无源滤波支路组成；所述混合注入式有源滤波器采用负载电流前馈控制策略，即I_APF(S)＝F(s)I_lh，I_lh为负载谐波电流。