[发明专利]基于网侧电流采样的HAPF谐波补偿和谐振抑制的控制方法

说明书

本发明公开了一种基于网侧电流采样的HAPF谐波补偿和谐振抑制的控制方法，弱电网条件下运行的配电网系统的混合补偿系统由电源、负载、APF和无功补偿电容器FC构成，其中电源端含有实际输电线路阻抗的电阻和电感，APF为带电感滤波的三相全桥变换器，其与无功补偿电容器FC共同并联在电源出线端即公共耦合点；负载分为线性负载和非线性负载。具体工作过程为：三相电网电流I_s和三相电容电流I_c作差,经过d‑q同步旋转坐标变换，截止频率为15Hz的一阶低通滤波器滤除其直流分量；i_d和i_q的交流分量经过反馈增益环节K_s后，再经过坐标反变换得到u_AFa、u_AFb、u_AFc，作为APF的给定电压信号。本发明在电网参数频繁变化的情况下，不需要随时调整控制器的算法，适应性较强。

技术领域

本发明涉及有源电力滤波器控制领域，具体为一种基于网侧电流采样的HAPF谐波补偿和谐振抑制的控制方法，适用于在远距离输电的弱电网中，网侧电抗和无功补偿电容发生谐振的情况下实施的控制方法。

背景技术

随着电力电子技术的发展，电力系统中出现了越来越多的诸如变频调速电机、不间断电源（UPS）等非线性负载，这些负载的前级输入通常使用成本较低的不控整流桥，这就使其作为谐波源向系统注入谐波，降低电能质量。无源滤波器（Passive Filter, PF）例如常见的低压无功补偿电容器组（Fixed Capacitor Bank, FC）和单调谐滤波器（SingleTuned Filter，LC）因其设计维护简单、高压大容量容易实现等优势，目前仍然是我国电力工业中主要的无功和谐波治理方式。

无源滤波器可能和输电线路的寄生电抗发生谐振，一般的解决方法是在发生谐振的无源滤波器支路串联电抗器，调节系统的谐振频率以避开激励，这种方式在系统运行参数改变时仍然可能诱发谐振。现有文献研究使用有源滤波器（Active Power Filter, APF）来解决谐振问题。有关学者提出了将公共接入点(PCC)电压的谐波分量乘上一个阻尼系数作为参考指令的一部分来控制APF的输出电流。该方案存在几个缺点：一是对于电源容量较大的场合来讲，谐振引起的电压畸变可能不是很突出，因此这种方法对谐波检测算法要求较高。二是如果考虑系统运行参数变化，还要加入阻尼系数自适应算法，控制比较复杂。并且网侧电流开环，补偿效果可能受测量精度、外部扰动、采样及控制延时等方面的影响。为了消除这些影响，需要提供一种控制方法，抑制谐振并对其进行谐波补偿，提高电能质量。

发明内容

本发明为了解决弱电网条件下，线路电抗和无功补偿电容发生谐振，造成电能质量下降的问题，提供了一种基于网侧电流采样的HAPF谐波补偿和谐振抑制的控制方法。

弱电网条件下运行的配电网系统的混合补偿系统由电源、负载、APF和无功补偿电容器构成，其中电源端含有实际输电线路阻抗的电阻和电感，APF为带电感滤波的三相全桥变换器；负载分为阻感特性的线性负载和二极管整流桥的非线性负载。系统的弱电网特性主要由线路阻抗体现，无功补偿电容器通过接触器K并联在电源出线端，无功补偿电容器和APF均并联接在公共耦合点。

本发明是通过如下技术方案来实现的：一种基于网侧电流采样的HAPF谐波补偿和谐振抑制的控制方法，包括如下步骤：