CN103280809A - 一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器及其投切方法 - Google Patents

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谭国俊
王珂
黄落成
刘涛涛
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Abstract

本发明公开一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器及其投切方法，整流单元和多个补偿单元，交流电网、等效线路阻抗以及非线性负载构成了补偿目标设备的主回路，整流单元与交流电网的母线连接，补偿单元的上母线端子与下母线端子分别与整流单元的上母线端子与下母线端子相连，通过投切开关后并入交流电网；在非线性负载进线侧安装电流传感器，电流传感器与补偿单元电连接。将各次谐波补偿分别用不同的个体模块实现，通过补偿单元中的控制器对负载电流谐波进行谐波分析，判断各次谐波含量是否超出设定的阀值，超出时即投入相应的特征次谐波补偿模块，从而实现多工况谐波治理的在线监测以及针对补偿效果。

Description

一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器及其投切方法
技术领域
本发明涉及一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器及其投切方法，属于电能存储技术领域。
背景技术
近年来，电力电子装置逐渐被广泛应用，随之而来的谐波危害问题也引起了社会关注。对用电质量的更高需求，直接促使加快实现“绿色电网”的步伐。作为传统的补偿谐波无功装置，LC滤波器因其结构简单，运行可靠，费用低而被广泛应用。但LC滤波器只能滤除固定次数的谐波，并受系统阻抗，频率变化影响严重，在负载波动时，负载增加可能引起无源滤波器因超载而损坏，不能实现动态补偿各次谐波。
APF，即有源电力滤波器作为补偿谐波与无功的新有效途径，因其不受负载变化影响，可实现各次谐波动态补偿，已经逐渐取代LC滤波器的主导地位。
现阶段，常用有源电力滤波器中，以并联型APF拓扑结构应用最为广泛。在实际应用中，单一有源电力滤波器只能针对某一确定特性负载进行补偿，定制的APF若切换补偿对象后，会极大地降低补偿效果，甚至会引入谐波含量。随电力电子技术进一步的发展，谐波负载的将会向更加多样性变化，及补偿对象的工作环境会更加复杂。因此，单一有源电力滤波器，适应多种补偿对象，适应多种工作环境将成为一种发展趋势。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器及其投切方法，对非线性负载谐波电流分析判断后自动选择补偿单元进行补偿，提高补偿效果。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器，包括整流单元和多个补偿单元，交流电网、等效线路阻抗以及非线性负载构成了补偿目标设备的主回路，整流单元与交流电网的母线连接，补偿单元的上母线端子与下母线端子分别与整流单元的上母线端子与下母线端子相连，通过投切开关后并入交流电网；在非线性负载进线侧安装电流传感器，电流传感器与补偿单元电连接。
进一步的，补偿单元由控制器和主功率电路组成，控制器和主功率电路电连接，主功率电路由IPM模块构成，控制器包括数字信号处理模块、用于分析电流传感器采集到的三相电流信号的采样分析模块、用于设定阀值的阀值设定模块和用于控制投切开关开闭的投切控制模块，采样分析模块、阀值设定模块和投切控制模块均与数字信号处理模块电连接，电流传感器与补偿单元中的采样分析模块电连接。
一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器的投切方法，包括以下步骤：
a．利用电流传感器采集非线性负载abc三相电流；
b．采集的abc三相电流信号传输到采样分析模块中，各补偿单元分别经坐标变换后，由三相静止abc坐标系变换到两相dq旋转坐标系；
c．abc三相电流利用特征次谐波锁相角正弦和余弦值经变换后分离出有功分量id和无功分量iq；
d．有功分量id和无功分量iq经过低通滤波器后，将低频分量保留，将高频分量剔除；
e．经低通滤波器后的有功分量id和无功分量iq再利用特征次谐波锁相角正弦和余弦值反变换成三相静止abc坐标下的电流，便得出目标补偿的特征次谐波电流；
f．得出的特征次谐波电流与在阀值设定模块中事先设定好的阀值比较，阀值为非线性负载电流基波成分的百分比重，如果特征次谐波电流大于阀值，则需要对该次谐波进行补偿，即通过对应的补偿单元补偿；如果特征次谐波电流不大于阀值，则由投切控制模块控制对应补偿单元的投切开关断开，不需要通过该补偿单元补偿。
进一步的，步骤c和e中所述的特征次谐波锁相角正弦和余弦值计算方法为：
a．采集交流电网eabc三相电压；
b．经锁相环得出锁相角；
c．锁相角倍频后得出特征次谐波锁相角；
d．得出特征次谐波锁相角的正弦和余弦值。
本发明的有益效果是：采用多补偿单元结构，不仅可以实现指定次谐波补偿，也可实现完全补偿，能实现多种负载特性，多工况补偿的目的；采用智能投切，系统对对非线性负载谐波电流分析判断后自动选择补偿单元进行补偿，提高了补偿效果。
附图说明
图1为本发明的电路原理框图；
图2为本发明投切方法流程图；
图3为实施例中有源电力滤波器投入11、13次补偿单元后的直流母线电压波形、负载电流波形、电网侧电流波形以及APF输出补偿电流波形图；
图4为图3中APF输出补偿电流波形图的局部放大图；
图5为APF补偿前电网电流的谐波畸变率分析图；
图6为APF补偿后电网电流的谐波畸变率分析图。
图中：1、交流电网，2、等效线路阻抗，3、非线性负载，4、整流单元，5、补偿单元，6、投切开关，7、电流传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，本适用于多工况补偿智能投切有源电力滤波器，包括整流单元4和多个补偿单元5，交流电网1、等效线路阻抗2以及非线性负载3构成了补偿目标设备的主回路，整流单元4与交流电网1的母线连接，为补偿单元5提供稳定的直流电源，补偿单元5的上母线端子与下母线端子分别与整流单元4的上母线端子与下母线端子相连，通过投切开关6后并入交流电网1，在非线性负载3进线侧安装电流传感器7，电流传感器7与补偿单元5电连接；补偿单元5由控制器和主功率电路组成，控制器和主功率电路电连接，主功率电路由IPM模块构成，控制器包括数字信号处理模块、用于分析电流传感器7采集到的三相电流信号的采样分析模块、用于设定阀值的阀值设定模块和用于控制投切开关6开闭的投切控制模块，采样分析模块、阀值设定模块和投切控制模块均与数字信号处理模块电连接，电流传感器7与补偿单元5中的采样分析模块电连接。整流单元4控制策略采用SVPWM方法，通过可控整流，实现网侧电流接近正弦波，网侧功率因数近似为1，具有较快的动态响应，双向传输电能等诸多优点，同时将传统APF直流母线电压和补偿电流的2个前馈扰动分离开来，在各负载条件下都能保证直流母线电压的稳定性，从而提高了有源滤波器的性能。
如图2所示，一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器的投切方法，包括以下步骤：
a．利用电流传感器7采集非线性负载3abc三相电流；
b．采集的abc三相电流信号传输到采样分析模块中，各补偿单元5分别经坐标变换后，由三相静止abc坐标系变换到两相dq旋转坐标系；
c．abc三相电流利用特征次谐波锁相角正弦和余弦值经变换后分离出有功分量id和无功分量iq；
d．有功分量id和无功分量iq经过低通滤波器后，将低频分量保留，将高频分量剔除；
e．经低通滤波器后的有功分量id和无功分量iq再利用特征次谐波锁相角正弦和余弦值反变换成三相静止abc坐标下的电流，便得出目标补偿的特征次谐波电流；
f．得出的特征次谐波电流与在阀值设定模块中事先设定好的阀值比较，阀值为非线性负载3电流基波成分的百分比重，如果特征次谐波电流大于阀值，则需要对该次谐波进行补偿，即通过对应的补偿单元5补偿；如果特征次谐波电流不大于阀值，则由投切控制模块控制对应补偿单元5的投切开关6断开，不需要通过该补偿单元5补偿。步骤c和e中特征次谐波锁相角正弦和余弦值计算方法为：
a．采集交流电网1eabc三相电压；
b．经锁相环得出锁相角；
c．锁相角倍频后得出特征次谐波锁相角；
d．得出特征次谐波锁相角的正弦和余弦值。
实施例：
利用Matlab软件，对本发明进行了仿真。假设要求最终补偿效果是：补偿后非线性负载3谐波电流11次和13次的畸变率明显减少，11次和13次谐波电流幅值小于阀值1%。先通过软件编程在阀值设定模块中设置阈值为1%；在0.1s时先投入整流单元4，使直流母线稳定在一定值（这里比如设定720V），整流单元4为有源电力滤波器提供直流稳压电源；0.2s时投入有源电力滤波器补偿系统；投入有源电力滤波器后，通过非线性负载3侧电流传感器7进行谐波电流采集；电流传感器7采集的abc三相电流信号传输到采样分析模块中，各补偿单元5分别经坐标变换后，由三相静止abc坐标系变换到两相dq旋转坐标系，得到非线性负载3电流的有功分量id和无功分量iq；坐标变换所需锁相角分别为采集来的交流电网eabc三相电压经锁相环得出锁相角后分别11倍频和13倍频获得；经低通滤波器后的有功分量id和无功分量iq再分别利用特征次谐波11次和13次的锁相角正弦和余弦值反变换成三相静止abc坐标下的电流，便得出目标补偿的11次和13次谐波电流；得出的11次和13次谐波电流分别与事先设定好的阀值1%比较，结果11次和13次特征次谐波电流均大于阀值，则需要对11次和13次谐波进行补偿，由投切控制模块控制对应补偿单元5的投切开关6闭合，开始补偿；图3显示了投切全过程波形图；图4为有源电力滤波器总补偿电流的局部放大图；图5和图6为补偿前后电网电流谐波畸变率分析，从图中可以看出补偿后11次和13次通过补偿后畸变率明显降低，其11次和13次谐波电流幅值小于基波电流幅值的1%，补偿效果很好。

Claims (4)

1.一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器，包括整流单元（4）和多个补偿单元（5），交流电网（1）、等效线路阻抗（2）以及非线性负载（3）构成了补偿目标设备的主回路，其特征在于，整流单元（4）与交流电网（1）的母线连接，补偿单元（5）的上母线端子与下母线端子分别与整流单元（4）的上母线端子与下母线端子相连，通过投切开关（6）后并入交流电网（1）；在非线性负载（3）进线侧安装电流传感器（7），电流传感器（7）与补偿单元（5）电连接。
2.根据权利要求1所述的一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器，其特征在于，所述的补偿单元（5）由控制器和主功率电路组成，控制器和主功率电路电连接，主功率电路由IPM模块构成，控制器包括数字信号处理模块、用于分析电流传感器（7）采集到的三相电流信号的采样分析模块、用于设定阀值的阀值设定模块和用于控制投切开关（6）开闭的投切控制模块，采样分析模块、阀值设定模块和投切控制模块均与数字信号处理模块电连接，电流传感器（7）与补偿单元（5）中的采样分析模块电连接。
3.一种适用于多工况补偿投切有源电力滤波器的投切方法，其特征在于，包括以下步骤：
a．利用电流传感器（7）采集非线性负载（3）abc三相电流；
b．采集的abc三相电流信号传输到采样分析模块中，各补偿单元（5）分别经坐标变换后，由三相静止abc坐标系变换到两相dq旋转坐标系；
c．abc三相电流利用特征次谐波锁相角正弦和余弦值经变换后分离出有功分量id和无功分量iq；
d．有功分量id和无功分量iq经过低通滤波器后，将低频分量保留，将高频分量剔除；
e．经低通滤波器后的有功分量id和无功分量iq再利用特征次谐波锁相角正弦和余弦值反变换成三相静止abc坐标下的电流，便得出目标补偿的特征次谐波电流；
f．得出的特征次谐波电流与在阀值设定模块中事先设定好的阀值比较，阀值为非线性负载（3）电流基波成分的百分比重，如果特征次谐波电流大于阀值，则需要对该次谐波进行补偿，即通过对应的补偿单元（5）补偿；如果特征次谐波电流不大于阀值，则由投切控制模块控制对应补偿单元（5）的投切开关（6）断开，不需要通过该补偿单元（5）补偿。
4.根据权利要求3所述的适用于多工况补偿投切有源电力滤波器的投切方法，其特征在于，步骤c和e中所述的特征次谐波锁相角正弦和余弦值计算方法为：
a．采集交流电网（1）eabc三相电压；
b．经锁相环得出锁相角；
c．锁相角倍频后得出特征次谐波锁相角；
d．得出特征次谐波锁相角的正弦和余弦值。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956730A (zh) * 2014-04-11 2014-07-30 华为技术有限公司 一种变换器的控制方法和装置
CN110994552A (zh) * 2019-12-05 2020-04-10 华中科技大学 一种变压器中性点地电流抑制装置的自主投切方法
CN111555254A (zh) * 2020-04-24 2020-08-18 北京电力自动化设备有限公司 一种基于pwm整流电路的直流充电桩谐波补偿控制方法
CN112491052A (zh) * 2020-11-20 2021-03-12 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种混合型滤波装置及滤波方法
CN112652473A (zh) * 2020-12-10 2021-04-13 国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司 一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101159379A (zh) * 2007-04-30 2008-04-09 湖南大学 混合有源电力滤波器及其直流侧电压控制方法
CN101202447A (zh) * 2007-12-19 2008-06-18 湖南大学 Svc特定次数谐波预测消除控制方法及其实现装置
CN202103421U (zh) * 2011-04-10 2012-01-04 上海安科瑞电气股份有限公司 基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置
CN102496933A (zh) * 2011-11-25 2012-06-13 东北大学 一种双并联有源电力滤波装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101159379A (zh) * 2007-04-30 2008-04-09 湖南大学 混合有源电力滤波器及其直流侧电压控制方法
CN101202447A (zh) * 2007-12-19 2008-06-18 湖南大学 Svc特定次数谐波预测消除控制方法及其实现装置
CN202103421U (zh) * 2011-04-10 2012-01-04 上海安科瑞电气股份有限公司 基于多台有源电力滤波器并联运行的控制装置
CN102496933A (zh) * 2011-11-25 2012-06-13 东北大学 一种双并联有源电力滤波装置

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M.I.MAREI,ET AL.: "a novel current regulated PWM technique for multi-converter active power line conditioner", 《POWER ENGINEERING SOCIETY WINTER MEETING》 *
杨柳等: "三相四线制系统任意次谐波电流的检测新方法", 《中国电机工程学报》 *
鞠建永等: "模块化并联有源电力滤波器", 《电机与控制学报》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103956730A (zh) * 2014-04-11 2014-07-30 华为技术有限公司 一种变换器的控制方法和装置
CN110994552A (zh) * 2019-12-05 2020-04-10 华中科技大学 一种变压器中性点地电流抑制装置的自主投切方法
CN110994552B (zh) * 2019-12-05 2021-07-27 华中科技大学 一种变压器中性点地电流抑制装置的自主投切方法
CN111555254A (zh) * 2020-04-24 2020-08-18 北京电力自动化设备有限公司 一种基于pwm整流电路的直流充电桩谐波补偿控制方法
CN112491052A (zh) * 2020-11-20 2021-03-12 国网浙江省电力有限公司电力科学研究院 一种混合型滤波装置及滤波方法
CN112652473A (zh) * 2020-12-10 2021-04-13 国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司 一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法
CN112652473B (zh) * 2020-12-10 2024-01-12 国网辽宁省电力有限公司丹东供电公司 一种基于负载波动的变压器噪声抑制方法

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