CN111313423B - 一种优化的有源电力滤波器电流线性控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种优化的有源电力滤波器电流线性控制方法，其包括以下步骤：S1、采集电网电压，并求出电网电压的幅值；S2、采集负载电流，得到负载电流谐波分量；S3、计算出谐波补偿电流在电抗器上产生的电感压降值；S4、计算出最大调制度下变流器网侧电抗器上的最大压降值；S5、将电感压降值与最大压降值进行比较，若前者小于后者，则判定未出现过调制现象，若前者大于后者，说明系统过调制；S6、若出现过调制现象，将各次谐波补偿电流幅值进行等比例缩放，使系统运行在线性工作区，比例系数为步骤S4与步骤S3计算输出值的比值。本发明提高了系统稳定性，有效抑制了系统过调制现象。

Description

一种优化的有源电力滤波器电流线性控制方法
技术领域
本发明涉及一种有源电力滤波器并网控制的方法，尤其是一种优化的有源电力滤波器电流线性控制方法。
背景技术
近年来，随着电力电子设备应用的日益广泛，其对电网的谐波污染也日益严重，电能质量的下降将会影响到其他电子设备的稳定运行。有源电力滤波器可通过抵消负载谐波源产生的谐波来实现对电网谐波的治理。谐波补偿电流的大小取决于负载谐波源产生的谐波大小，而各次谐波电流的最大输出能力由系统控制参数决定。在大功率应用场合，系统的稳定运行尤其重要，然而当谐波补偿电流过大时，将会引起系统过调制，使系统控制失稳，严重时甚至损坏设备。在现有控制策略中，针对有源电力滤波器控制引起的过调制抑制控制方案比较少，因此，针对此问题，本发明提出了一种优化的有源电力滤波器电流线性控制方法。
发明内容
本发明的目的在于解决上述技术问题而提供一种优化的有源电力滤波器电流线性控制方法，与现有控制方法相比，可以避免由于系统控制引起的过调制现象。
为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
一种优化的有源电力滤波器电流线性控制方法，包括以下步骤：
S1、通过电压传感器采集电网电压，并求出电网电压的幅值；
S2、通过电流传感器采集负载电流，然后经过谐波检测方法得到负载电流谐波分量；
S3、根据基尔霍夫电压定律计算出谐波补偿电流在电抗器上产生的电感压降值；
S4、根据基尔霍夫电压定律计算出最大调制度下变流器网侧电抗器上的最大压降值；
S5、将步骤S3中得到的电感压降值与步骤4中得到的最大压降值进行比较，若前者小于后者，则判定未出现过调制现象，若前者大于后者，说明系统过调制；
S6、若出现过调制现象，将各次谐波补偿电流幅值进行等比例缩放，使系统运行在线性工作区，比例系数为步骤S4与步骤S3计算输出值的比值。
本发明的有益效果是：本发明的方法能够有效抑制系统过调制现象，提高系统运行稳定性；与现有控制方案相比，可实现系统在线实时控制系统运行在线性控制区内，当谐波补偿电流过大时，防止系统出现过调制现象。
附图说明
图1为有源电力滤波器电流线性控制方法框图；
图2为过调制抑制模块实现框图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
有源电力滤波器在谐波补偿和无功补偿应用场合，主要采用电压外环和电流内环双闭环控制。其中电压外环控制直流母线电压，电流内环控制谐波补偿电流，为了防止系统出现过调制现象，加入了抑制系统调制的线性控制策略，可以实现在线实时调整系统运行在线性工作区，避免过调制。
图1为有源电力滤波器电流线性控制方法框图，主要包括直流母线电压外环、谐波检测、过调制抑制和电流内环控制。对于过调制处理，具体实施如图2所示，包括以下步骤：
步骤1：通过电压传感器采集电网电压ug，并求出电网电压的幅值ugm。
步骤2：通过电流传感器采集负载电流iL，然后经过谐波检测方法得到负载电流谐波分量iLh。
步骤3：根据基尔霍夫电压定律计算出谐波补偿电流在电抗器上产生的电感压降值uL。
式中，L为电抗器的感值，Ts为系统控制周期；
由式(1)可知，谐波电流在过零点处的导数最大，此时对应的电感压降最大，判断过零点前后两个时刻的电流差值为ΔiLh。
步骤4：根据基尔霍夫电压定律计算出最大调制度下，变换器网侧电抗器上的最大压降值uLmax。
uLmax＝m·N·udcRef-ugm (2)
式中，m为有源电力滤波器直流电压利用率，即调制度，N为有源电力滤波器中H桥级联个数，udcRef为单个H桥直流侧参考电压值。
步骤5：将步骤3中得到的电感压降值uL与步骤4中得到的最大压降值uLmax进行比较，若前者小于后者，则判定未出现过调制现象，谐波补偿电流不进行等比例缩放，对应的比例系数k为1；若前者大于后者，说明系统过调制，将各次谐波补偿电流幅值进行等比例缩放，使系统运行在线性工作区。
步骤6：若出现过调制现象，谐波补偿电流缩放比例系数为步骤4与步骤3计算输出值的比值。
步骤7：经过过调制抑制处理后的谐波补偿电流为：
i′Lh＝k·iLh (4)
本发明的一种优化的有源电力滤波器电流线性控制方法，在现有控制的基础上，加入调制度线性控制，实时优化系统稳定运行性能，使有源电力滤波器工作在线性区。本发明具有以下优点：提高系统的稳定运行性能，在线实时控制有源电力滤波器工作在线性区域内，防止出现过调制现象。
综上所述，本发明的内容并不局限在上述的实施例中，本领域的技术人员可以在本发明的技术指导思想之内提出其他的实施例，但这些实施例都包括在本发明的范围之内。

Claims (1)

1.一种优化的有源电力滤波器电流线性控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、通过电压传感器采集电网电压，并求出电网电压的幅值；
S2、通过电流传感器采集负载电流，然后经过谐波检测方法得到负载电流谐波分量；
S3、根据公式计算出谐波补偿电流在电抗器上产生的电感压降值uL，
其中，L为电抗器的感值，Ts为系统控制周期，iLh为负载电流谐波分量，ΔiLh为过零点前后两个时刻的电流差值；
S4、根据公式uLmax＝m·N·udcRef-ugm计算出最大调制度下，变换器网侧电抗器上的最大压降值uLmax，其中，m为有源电力滤波器的调制度，N为有源电力滤波器中H桥级联个数，udcRef为单个H桥直流侧参考电压，ugm为电网电压的幅值；
S5、将步骤S3中得到的电感压降值与步骤4中得到的最大压降值进行比较，若前者小于后者，则判定未出现过调制现象，若前者大于后者，说明系统过调制；
S6、若未出现过调制现象，所述谐波补偿电流不进行等比例缩放，对应的比例系数k为1，若出现过调制现象，将各次谐波补偿电流幅值进行等比例缩放，使系统运行在线性工作区，比例系数k满足：其中，uLmax为变换器网侧电抗器上的最大压降值，uL为谐波补偿电流在电抗器上产生的电感压降值。
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