一種應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法，包括：1)根據(jù)電網(wǎng)阻抗Zs及無功補償網(wǎng)絡(luò)阻抗Zf得最優(yōu)諧波電阻ru；2)檢測無功補償支路電流If，再根據(jù)無功補償支路電流If通過檢測算法得諧波電流Ifh，然后根據(jù)最優(yōu)諧波電阻ru及諧波電流Ifh得諧波電壓指令；3)檢測變流器直流側(cè)電壓，然后將變流器直流側(cè)電壓與預(yù)設(shè)電壓值的差值乘以變流器交流側(cè)電流的相位，得基波電壓指令；4)將基波電壓指令與諧波電壓指令相加的結(jié)果與變流器交流側(cè)電壓反饋信號相減，再對相減的結(jié)果進行誤差累計，并根據(jù)誤差累計的結(jié)果生成諧波電壓，然后根據(jù)所述諧波電壓控制有源諧波電阻抑制諧振。本發(fā)明通過對有源諧波電阻的控制實現(xiàn)諧振抑制，操作簡單。
【專利說明】-種應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量控制【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有 源諧波電阻的控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 在電力系統(tǒng)中，并聯(lián)電容器常常用來進行無功補償。但是隨著非線性負(fù)載在電力 系統(tǒng)中的廣泛應(yīng)用，會產(chǎn)生諧波電流和諧波電壓，加上電網(wǎng)背景諧波，都會導(dǎo)致無功補償電 容器和電網(wǎng)線路電感發(fā)生諧振，觸發(fā)并聯(lián)電容器的諧波保護而跳閘，影響正常的無功補償。
[0003] 通常情況下，會在電容器接串聯(lián)電抗器來抑制諧振。串聯(lián)電抗器的設(shè)計方法如下： 當(dāng)電網(wǎng)諧波含量最低次是3次時，串聯(lián)電抗器容量是并聯(lián)電容器的12% ;當(dāng)電網(wǎng)諧波含量 最低次是5次時，串聯(lián)電抗器容量是并聯(lián)電容器的5%。這樣的效果是無功補償支路在諧波 段總是呈現(xiàn)感性，諧波電流不會被放大。但是這種方法有一定的局限性，當(dāng)電網(wǎng)諧波頻譜發(fā) 生改變時，串聯(lián)電抗器并不能保證無功支路在所有諧波段總是呈現(xiàn)感性，諧波還是有被放 大的可能。而頻繁的改變串聯(lián)電抗器的容量會給實際操作上帶來很大麻煩。另一種方法是 使用混合有源電力濾波器進行諧振抑制，但是混合濾波器對系統(tǒng)參數(shù)很敏感，系統(tǒng)參數(shù)的 變化會使其控制效果變差。另外，在高壓系統(tǒng)中，會增設(shè)電壓電流傳感器，相應(yīng)得成本會提 高，不利于混合濾波器的推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供了一種應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有 源諧波電阻的控制方法，該控制方法通過對有源諧波電阻的控制實現(xiàn)諧振抑制，操作簡單， 應(yīng)用于大電網(wǎng)無功補償時，可在有效阻尼諧振的同時降低有功損耗以及減少對無功補償容 量的影響。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明所述的應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法包 括以下步驟：
[0006] 1)獲取電網(wǎng)阻抗zs及無功補償網(wǎng)絡(luò)阻抗zf，然后根據(jù)電網(wǎng)阻抗z s及無功補償網(wǎng) 絡(luò)阻抗zf得最優(yōu)諧波電阻ru ;
[0007] 2)檢測無功補償支路電流If，再根據(jù)無功補償支路電流。通過檢測算法得諧波電 流I fh，然后根據(jù)最優(yōu)諧波電阻ru及諧波電流1&得諧波電壓指令（U^U^UJ ;
[0008] 3)檢測變流器直流側(cè)電壓，然后將變流器直流側(cè)電壓與預(yù)設(shè)電壓值的差值乘以變 流器交流側(cè)電流的相位，得基波電壓指令（U af，Ubf，Urf);
[0009] 4)將基波電壓指令（Uaf，Ubf，Urf)與諧波電壓指令相加的結(jié)果與變流 器交流側(cè)電壓反饋信號相減，再對相減的結(jié)果進行誤差累計，并根據(jù)誤差累計的結(jié)果生成 諧波電壓，然后根據(jù)所述諧波電壓控制有源諧波電阻抑制諧振。
[0010] 步驟1)的具體操作為：
[0011] 11)獲取電網(wǎng)阻抗zs及無功補償網(wǎng)絡(luò)阻抗zf，再根據(jù)電網(wǎng)阻抗Z s&無功補償網(wǎng)絡(luò) 阻抗zf得電網(wǎng)電流諧波含量Ish MS及無功電流諧波含量Ifh MS分別與諧波電阻r的函數(shù)關(guān) 系，然后根據(jù)所述函數(shù)關(guān)系與并聯(lián)電容器諧波保護需求得最小諧波電阻rmin ;
[0012] 12)當(dāng)變流器存在開關(guān)延時及采樣延時時，有源諧波電阻r的傳遞函數(shù)為

【權(quán)利要求】
1. 一種應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法，其特征在于，包括以下步驟： 1) 獲取電網(wǎng)阻抗Zs及無功補償網(wǎng)絡(luò)阻抗Zf，然后根據(jù)電網(wǎng)阻抗Zs及無功補償網(wǎng)絡(luò)阻 抗4得最優(yōu)諧波電阻ru; 2) 檢測無功補償支路電流If，再根據(jù)無功補償支路電流If通過檢測算法得諧波電流 Ifh，然后根據(jù)最優(yōu)諧波電阻ru及諧波電流4得諧波電壓指令（Uah，Ubh，Uj; 3) 檢測變流器直流側(cè)電壓，然后將變流器直流側(cè)電壓與預(yù)設(shè)電壓值的差值乘以變流器 交流側(cè)電流的相位，得基波電壓指令（Uaf，Ubf，Urf); 4) 將基波電壓指令（Uaf，Ubf，Urf)與諧波電壓指令（Uah，Ubh，UJ相加的結(jié)果與變流器交 流側(cè)電壓反饋信號相減，再對相減的結(jié)果進行誤差累計，并根據(jù)誤差累計的結(jié)果生成諧波 電壓，然后根據(jù)所述諧波電壓控制有源諧波電阻抑制諧振。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法，其特征在 于，步驟1)的具體操作為： 11) 獲取電網(wǎng)阻抗Zs及無功補償網(wǎng)絡(luò)阻抗Zf，再根據(jù)電網(wǎng)阻抗Zs及無功補償網(wǎng)絡(luò)阻抗 Zf得電網(wǎng)電流諧波含量Ish 及無功電流諧波含量Ifhfms分別與諧波電阻r的函數(shù)關(guān)系，然 后根據(jù)所述函數(shù)關(guān)系與并聯(lián)電容器諧波保護需求得最小諧波電阻rmin ; 12) 當(dāng)變流器存在開關(guān)延時及采樣延時時，有源諧波電阻r的傳遞函數(shù)為 /^=(7^ +以7^ + 1)，其中,1'，為開關(guān)周期,Ts為采樣周期,S為連續(xù)頻域變量,再根據(jù)所 2 2 述有源諧波電阻r的傳遞函數(shù)r(s)繪制諧波電阻開環(huán)傳遞函數(shù)的bode圖，并根據(jù)所述諧 波電阻開環(huán)傳遞函數(shù)的bode圖及系統(tǒng)穩(wěn)定性需求得最大諧波電阻1*_ ; 13) 諧波電阻r在基波段反饋的能量Prt =Pril-Pltjss，其中，Pril為諧波電阻r在諧波段 吸收的能量，Pltjss為變流器的損耗，然后根據(jù)諧波電阻r在基波段反饋的能量Prf及反饋能 量需求得最優(yōu)諧波電阻ru，其中，最優(yōu)諧波電阻ru的阻值位于最大諧波電阻rmax的阻值與最 小諧波電阻rmin的阻值之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法，其特征在 于，步驟2)的具體操作為： 檢測無功支路電流，得無功支路的a相電流Ia、b相電流Ib及c相電流I。，所述無功支 路的a相電流Ia、b相電流Ib及c相電流I。依次經(jīng)CLARKE變換、PARK變換、低通濾波器濾 波處理、PARK反變換、CLARKE反變換后得基波成分電流Iaf、電流Ibf及電流Irf，然后將電流 Iaf、電流Ibf及電流Icf分別與無功支路的a相電流Ia、b相電流Ib及c相電流I。相減得諧 波成分電流Iah、電流Ibh及電流U，然后將電流Iah、電流Ibh及電流Idl分別與最優(yōu)諧波電阻 ru相乘，得諧波電壓指令（Uah，Ubh，UJ。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法，其特征在 于，步驟11)的具體操作為： 獲取電網(wǎng)阻抗Zs及無功支路阻抗Zf，再根據(jù)電網(wǎng)阻抗Zs及無功支路阻抗Zf得電網(wǎng)電 流Is比負(fù)載電流Il增益G=f=z ，然后根據(jù)電網(wǎng)電流比負(fù)載電流增益Gs及非 線性負(fù)載中各次諧波含量Iui得電網(wǎng)電流諧波含量Islwms : '、Λ?κ= ( 1 ) 其中，Ish為電網(wǎng)各次諧波電流； I,z 無功支路電流比負(fù)載電流增益G/ =^= 7 ^，根據(jù)無功支路電流比負(fù)載電流增 1L Zs+Zf+r 益Gf及非線性負(fù)載中各次諧波含量Iui得無功電流諧波含量Ifhnns: Iβ - rms = ( 2 ) 其中，Ifh為無功支路各次諧波電流；根據(jù)式（1)、式（2)及并聯(lián)電容器諧波保護需求得 最小諧波電阻rmin。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法，其特征在 于，步驟12)的具體操作為： y、r r{s)=----- 當(dāng)變流器存在開關(guān)延時及采樣延時時；諧波電阻 j+ + ^，其中，Tw為開 Γ ⑴=_r_ 關(guān)周期，Ts為采樣周期，則系統(tǒng)開環(huán)傳遞函數(shù)' _ + 1)(7：+ 1)(z、+ & )，繪制諧波 電阻開環(huán)傳遞函數(shù)的bode圖，根據(jù)穩(wěn)定性及系統(tǒng)穩(wěn)定性需求得最大諧波電阻rmax。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的應(yīng)用于并聯(lián)電容器的有源諧波電阻的控制方法，其特征在 于，所述諧波電阻r在諧波段吸收的能量A 。
【文檔編號】H02J3/01GK104269850SQ201410369844
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年7月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月30日
【發(fā)明者】張凱, 雷萬鈞, 張祥, 王躍 申請人:西安交通大學(xué)