CN101202448A - 基于apf与svc的谐波与无功动态综合补偿系统及其分频分相电流控制方法 - Google Patents

基于apf与svc的谐波与无功动态综合补偿系统及其分频分相电流控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统，包括单独谐振注入式有源电力滤波器APF、晶闸管控制电抗器TCR、机械投切电容器MSC，所述晶闸管控制电抗器TCR安装在电网电源侧，机械投切电容器MSC安装在负载侧，单独注入式有源电力滤波器APF安装在TCR与MSC之间；同时公开了一种适用于该综合补偿系统的分频分相电流控制方法。本发明中所述系统能够实现对电网谐波电流和无功功率的动态实时跟踪补偿治理，适用于该系统的电流控制方法克服了采用传统ip－iq方法时APF与TCR耦合程度大的缺点，大大减小了TCR与APF控制性能互相影响的程度，从而提高了系统的可靠性和控制精度。

Description

基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统及其分频分相电流控制方法
技术领域
本发明涉及一种基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统及分频分相电流控制方法。
背景技术
电能是影响我国工业发展的关键因素之一，电力节能在我国建设节约型社会的进程中将占有越来越重要的地位。近年来，由于配电网谐波以及变压器等设备功率因数偏低等问题，给供电和用电企业造成了巨大的经济损失，得益于电力电子、电力变换等技术的发展，使得能够在动态治理谐波的同时改善功率因数兼具大功率无功补偿的有源电力滤波器成为目前改善电能质量、节能降耗方面的研究热点之一。
目前采用SVC装置对电网的感性或容性无功进行补偿的技术已比较成熟，国内外已有很多在不同电压等级电网进行应用的实例。传统的LC无源滤波器越来越不能满足现代工业应用和电力系统的要求，随着有源电力滤波器(APF)的出现，为电网谐波治理提供了一种重要的方式。有源电力滤波器通过向电网注入一定补偿电流来抵消负载所产生的谐波电流，其应用克服了LC滤波器等传统的谐波抑制方法的一些缺点，它既可补偿非线性负荷产生的高次谐波，又能自动适应电网阻抗和频率的快速变化，并且具有高可控性和快速响应性。但是，受限于开关器件的容量要求，适用于中高压侧的有源滤波器比较罕见。
目前实际工程应用中，SVC装置和有源滤波装置通常单独使用，分别满足动态补偿无功功率和动态治理谐波的需求，从而无法满足须同时动态治理谐波和补偿无功功率的需要，将SVC装置和有源滤波装置联合起来使用可以满足这种需求，但是目前对两者联合起来运行时互相影响的问题研究很少。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷，本发明旨在提供一种基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统，以实现对中高压电网电流中的各次谐波电流及无功功率进行动态实时的治理补偿，同时为了解决APF与SVC运行过程中耦合程度大的问题，本发明提供一种使用于该系统的分频分相电流控制方法，采用所述控制方法时的综合补偿系统在实现实时动态的补偿无功功率、治理电网中谐波电流的同时，保证了系统的稳定性。
为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统，包括单独谐振注入式有源电力滤波器APF、晶闸管控制电抗器TCR、机械投切电容器MSC，所述晶闸管控制电抗器TCR安装在电网电源侧，机械投切电容器MSC安装在负载侧，单独注入式有源电力滤波器APF安装在TCR与MSC之间。
本发明还包括一种基于HAPF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统的分频分相电流控制方法，其具体步骤包括：
选择不同频率的sin-cos表，通过第一级d-q变换将输入电流信号is中所含不同频率的谐波信号转化为直流；
将经第一级转化后的信号分别通过低通滤波器，以得到转化后的各直流信号id(n)，n为电网电流中所含谐波次数；
在新的坐标系内采用常规积分器对直流信号进行PI控制；
通过第二级d-q反变换将经过控制后的直流信号转换为所需各次谐波信号iref(n)，并将其叠加以得到最终调制信号iref。
本发明通过将晶闸管控制电抗器TCR安置于电网电源侧，可以避免电网阻抗与MSC产生谐振对整个装置造成影响。机械投切电容器MSC安置于电网负载侧，单独注入式有源电力滤波器APF安置于TCR与MSC之间，使得APF在滤除电网谐波电流的同时治理了由TCR产生的谐波。
在应用于上述基于HAPF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统的分频分相电流控制方法中，采用常规的ip-iq方法来检测谐波电流时，在静止坐标系中APF相当于中心频率为50Hz的一个带通滤波器，这个等效带通滤波器的带宽就是电流检测中的低通滤波器带宽，而SVC就是要对50Hz的基波无功进行控制，因此SVC与APF之间的耦合就比较严重。采用本发明适用于该综合补偿系统的基于d-q变换的电流分频控制方法后可以分别对各次谐波电流进行检测和控制，这样APF就相当于以上述各次谐波为中心的多频带陷波器，该多频带陷波器的中心频率距离50Hz比较远，从而对基波的动态特性基本上没有什么影响，从而消除了APF和TCR之间的相互影响，从而提高了系统的可靠性和控制精度。
因此，本发明提供的上述基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统及其分频分相电流控制方法实现了对电网中容性或感性无功功率和谐波电流的动态跟踪治理。
附图说明
图1为实施例中一种基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统的结构框图；
图2为实现图1所述系统的分频分相电流控制方法的流程框图。
具体实施方式
如图1所示，基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统包括单独注入式有源电力滤波器APF、机械投切电容器MSC、晶闸管控制电抗器TCR。单独注入式有源电力滤波器包括有源电力滤波器和注入支路，A相注入支路由电容C1、电容C2、电感L1串接组成单调谐滤波器，电容C1、电感L1串联组成A相基波谐振电路，有源电力滤波器经输出滤波电感L0滤波后，通过耦合变压器T与基波谐振电路并联连接，再经滤波电容C2接入电网，另两相注入电路与A相联接相同。由于注入支路中的串联谐振LC网络谐振调谐于基波频率，其基波阻抗近似为0，相当于基波电流的短路通道，所以流过注入支路的基波电流都将流入该网络，而不会流入耦合变压器和逆变器，单独注入式有源滤波器的作用主要是动态治理电网谐波电流。机械投切电容器MSC的作用是动态补偿电网感性无功功率，晶闸管控制电抗器(TCR)的作用是动态补偿电网容性无功功率。
参见图2，图2为以消除5次和7次谐波为例适用于该系统的基于d-q变换的电流分频控制方法，分别选择频率为250Hz和350Hz频率的sin-cos表，通过第一级d-q变换将输入电流信号is中所含不同频率的谐波信号转化为直流信号，然后将经第一级转化后的信号分别通过低通滤波器，以得到转化后的各直流信号id(5)和id(7)，在新的坐标系内采用常规积分器对直流信号进行PI控制后，通过第二级d-q反变换将经过控制后的直流信号转换为所需各次谐波信号iref(5)和iref(7)，并将其叠加以得到最终调制信号iref。实际应用过程中，可以通过转换对任一特定次数谐波电流进行分频分相控制，对控制系统进行扩展。

Claims (2)

1.一种基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统，包括单独谐振注入式有源电力滤波器APF、晶闸管控制电抗器TCR、机械投切电容器MSC，其特征是：所述晶闸管控制电抗器TCR安装在电网电源侧，机械投切电容器MSC安装在负载侧，单独注入式有源电力滤波器APF安装在TCR与MSC之间。
2.一种如权利要求1所述基于APF与SVC的谐波与无功动态综合补偿系统的分频分相电流控制方法，包括以下步骤：
选择不同频率的sin-cos表，通过第一级d-q变换将输入电流信号is中所含不同频率的谐波信号转化为直流信号；
将经第一级转化后的信号分别通过低通滤波器，滤除转化后的基波电流及其它次数谐波电流以得到转化后的各直流信号id(n)，n为电网电流中所含谐波次数；
在新的坐标系内采用常规积分器对直流信号进行PI控制；
通过第二级d-q反变换将经过控制后的直流信号转换为所需各次谐波信号iref(n)，并将其叠加以得到最终调制信号iref。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN101950972A (zh) * 2010-10-22 2011-01-19 湖南大学 一种基于快速等效电纳计算的svc复合控制方法
CN103956738A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 国家电网公司 一种兼具apf与svg功能的电池储能系统控制方法

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CN103956738A (zh) * 2014-04-23 2014-07-30 国家电网公司 一种兼具apf与svg功能的电池储能系统控制方法
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