[发明专利]一种考虑谐波耦合特性的区域性电网谐波综合治理的方法

说明书

本发明提供了一种考虑谐波耦合特性的区域性电网谐波综合治理的方法，本以整流器为例进行分析，通过谐波耦合导纳矩阵模型考察了整流器的谐波耦合特性，并基于此得到了考虑谐波耦合特性的非线性负载模型，进而建立了主要考虑5次和7次谐波耦合的简化电网谐波分析阻抗模型。在确定阻抗模型之后，通过合适目标函数的选取，可以求解得出相应的指令电流，而通过引入在线优化环节，可以应对由于负载投切等原因导致的电网参数变化带来的模型失配现象，以得到准确的指令输出电流，从而能得到更好的治理效果。

技术领域

本发明属于电网电能质量优化领域，特别涉及一种考虑谐波耦合特性的区域性电网谐波综合治理的方法，在考虑谐波耦合特性的情况下，利用并联型有源电力滤波器对电网谐波进行治理的控制方法。

背景技术

随着近年来电力电子技术的发展，越来越多的电力电子设备诸如整流器、逆变器以及DC-DC变换器因其能够高效便利地对电能进行变换的特点在电网中得到大量使用。然而，由于电力电子器件本身的非线性特性，电力电子设备的投入不可避免地在电网中产生了大量难以忽视的谐波、无功问题，劣化了电网的电能质量。

为了解决这类问题，各种各样的电能质量治理设备应运而生，其中有源电力滤波器(APF)由于补偿灵活，响应速度快等优势具有很好的发展前景。有源电力滤波器按照安装方式可分为并联型、串联型两种，其中并联型有源电力滤波器(SAPF)的工作方式一般是对问题负载进行就地补偿，通过将有源电力滤波器与待治理负载并联的方式进行补偿，首先检测负载向电网注入的谐波电流，并提取其中谐波分量，之后对谐波电流取反并将其作为主电路的输出指令，以此指令控制主电路向电网注入与负载相反的电流，从而使流入电网的总电流不含谐波分量，达到谐波抑制的效果。从滤波的角度来看，相当于负载的谐波分量通过有源滤波器流出电网，因此称之为有源电力滤波器。

当有源滤波器用于对集中的大功率非线性负载进行治理时，能够取得很好的治理效果。但是，对于含有多个分布式问题负载的区域性电网来说，要使电网整体的电能质量得到优化，按照就地补偿的方法则需要多个有源电力滤波器同时进行治理。一方面并不经济，另一方面，如果因为某些原因导致仅有部分问题负载得到了治理，那么电网的整体电能质量并不能保证一定得到优化，严重时甚至会导致电能质量相比于治理前更加恶化。因此，如何利用单台有源电力滤波器对区域性电网电能质量进行系统级的综合优化便成为一个值得研究的问题。

发明内容

本发明目的在于克服电网电能质量就地补偿时的局限性，提出一种考虑谐波耦合特性的区域性电网谐波综合治理的方法，能够对分布有若干谐波源的电网进行综合治理，使得电网整体的电能质量得到优化，同时在模型中考虑了谐波耦合情况，使模型更加精确，从而能得到更好的治理效果。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种考虑谐波耦合特性的区域性电网谐波综合治理的方法，包括以下步骤；

步骤1、根据三相整流器的交流侧电压和交流侧电流的关系，建立电网的导纳模型，并对其进行化简，得到简化后的导纳模型；

步骤2、定义治理目标函数，并将简化后的导纳模型代入，求解得到SAPF的指令输出电流I_apf的求解公式；

步骤3、SAPF在线工作时，通过SAPF输出电流和各节点电压变化在线获得电网的阻抗参数，并将阻抗参数代入SAPF的指令输出电流I_apf的求解公式中，计算得到SAPF指令输出电流。

优选的，步骤1中所述导纳矩阵的建模过程具体如下；

所述交流侧电压和交流侧电流的关系如下；

将交流侧电压和交流侧电流的关系式展开，得到导纳模型；

对导纳模型简化，得到简化后的的导纳模型；