[发明专利]一种基于ip-iq检测法和滞环控制的混合型有源滤波器

说明书

技术领域

本发明涉及电能质量及电力谐波治理领域，特别的是一种基于ip-iq检测法和滞环控制的混合型有源滤波器。 

背景技术

非线性负荷和各种时变电力电子装置在电网中被大规模地应用，在应用过程中产生了大量的谐波电流，导致正常的电流波形发生畸变，对电网造成了严重的危害。因此抑制谐波电流，提高整个电力系统的运行环境，就变得迫在眉睫。目前，解决这种问题主要是用到了有无源滤波器PF、有源滤波器APF和混合型有源滤波器。无源滤波器PF采用的是LC无源滤波器。这种滤波器结构简单，成本低，仅由电感和电容组成，在技术方面相当成熟。缺点是体积较大，只能消除特定此的谐波，无法实现谐波和无功电流的动态补偿，补偿特性受限于电网的阻抗，并且无源滤波器PF可能会和电网中某些次谐波发生谐振，导致谐波电流增加； 

有源滤波器APF遵循“抵消”原理，它具有可以同时实现谐波和无功电流的动态补偿，响应速度快，补偿性能在跟踪电网频率变化时不受其影响，受电网阻抗影响小从而不容易与电网中某些次谐波产生谐振等优点，缺点是受限于功率元件的容量和成本，使其在中高压的系统中存在应用困难。有源滤波器APF控制的一个重要环节是补偿指令的获取，这一环节将直接影响到有源滤波器的性能，因为如果不能准确地得到指令信号，电流的控制将无从谈起。计算补偿指令，首先必须根据补偿目的对谐波进行监测将谐波和无功电流分量或者正序、负序以及零序等分量进行分离。目前有源滤波器中关于谐波检测的方法主要有傅里叶法、小波变换法、神经网络法、自适应法、基于三相瞬时无功功率理论的检测法等。傅里叶法建立在Fourier分析的基础上，通过FFT将检测到的一个周期的谐波信号进行分解，得到各次谐波的幅值和相位系数，将拟抵消的谐波分量通过带通滤波器或傅立叶变换得到所需的误差信号，再将该误差信号进行FFT反变换，即可得到补偿信号。该方法的缺点是需要检测至少一个周期的信号，因而有较大的时间延迟，否则会带来较大的误差。小波变换法是利用小波的方法对谐波进行检测， 其计算复杂，目前在谐波检测实际应用方面不广。神经网络法是随着神经网络理论在系统中的应用而发展起来的一种新型智能控制检测手段。它将进化算法和反向传播用于神经网络的训练，避免了对于给定补偿电流的复杂计算，但在检测之前需要大量的样本数据进行训练和学习。自适应检测法是根据信号处理技术中的自适应干扰对消的原理发展起来的，对于电压畸变，频率偏移等具有较好自适应调整能力，且电路简单，但是自适应检测法的动态响应速度还不够快。基于三相瞬时无功功率理论的检测法瑀1984年由日本学者H.Akagi提出，后经过不断的改进现已经包括p-q法，ip-iq法以及d-q法等，这一检测方法在有源电力滤波器的发展过程中起到了巨大的推动作用，是目前在APF中应用最广的一种检测方法。 

研究同时结合无源滤波器PF和有源滤波器APF两者优点的混合滤波器，减小APF的容量，降低滤波器的成本，提高谐波检测的检测速度和精度，并能在中高压大功率系统中起到谐波治理的作用，是当前电力系统谐波检测的热点之一。而研究合适的谐波检测算法和控制策略，来提高有源滤波器APF的动态响应速度和检测的精准度，是该项研究课题的难点，需要重点突破。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种混合型有源滤波器，用以通过结合有源和无源两种滤波方式的优点，解决电力系统中谐波电流滤除的问题，降低谐波电流滤除的成本，同时提高谐波电流滤除的快速性和精准度。 

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于ip-iq检测法和滞环控制的混合型有源滤波器，其特征在于，包括：ip-iq谐波电流检测电路、基于固定开关频率的滞环控制电路、无源滤波器电路PF、有源滤波器电路APF、耦合变压器电路和负载侧电流互感器电路；所述ip-iq谐波电流检测电路对三相电路中各相的瞬时电流进行谐波电流的检测；所述滞环控制电路与所述ip-iq谐波电流检测电路相连，用于产生滞环控制信号；所述滞环控制电路与所述有源滤波器电路APF相连；所述滞环控制信号输入到所述有源滤波器电路APF中产生补偿电流，用于减少所述谐波电流；所述有源滤波器电路APF与所述无源滤波器电路PF的一条支路串联后接入所述耦合变压器电路；所述负载侧电流互感器电路 为谐波源，与所述耦合变压器的负载侧相连。