[发明专利]考虑谐振的混合型有源滤波器参数优化配置

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于混合型有源滤波器参数的优化配置技术，有效地避免了谐振，属于电气工程领域。 

背景技术

混合型有源滤波器性能比价高，更利于工程的实现，日益成为高压大容量系统进行谐波抑制和无功补偿的首要措施，但容易受到背景谐波电压的影响。这些谐波电压可能导致系统谐振和直流侧电压升高，损坏混合型有源滤波器的逆变开关和直流侧电容。 

针对上述问题，通过多目标遗传算法对混合有源滤波器中有源部分注入支路的参数进行优化，采用并联多个逆变器和直流侧电容的多重化主电路形式、先进的控制算法来减小基波谐振支路的谐波分压，显然混合有源滤波器的设计经济费用很大。通过建立电气模型、结构以及最优的控制策略设计有源电力滤波器有源和无源部分的参数设计，确保了混合型有源滤波器的安全有效运行，没有对参数进行优化性设计。采用改进粒子群优化算法对混合滤波装置中无源滤波器进行多目标优化设计，但没有考虑谐振的问题。 

发明内容

本发明主要针对并联混合型有源滤波器(shunt hybrid active power filter ,SHAPF)参数进行的优化配置 

（1）提出采用电容无功补偿功率与串并联谐振频率的关系作为约束条件对并联混合型有源滤波器（shunt hybrid active power filter ,SHAPF）参数进行优化配置

 (2)寻优算法采用改进的粒子群优化算法（improved particle swarm optimization ,IPSO），根据粒子群算法参数速度和惯性因子的关系，提出时变的非线性三角函数方法来控制参数，加速了算法的收敛速度，防止陷入局部最优。

有益效果： 

（1）提出采用电容补偿功率与串并联谐无功振频率的关系为谐振约束条件，对并联混合型有源滤波器进行优化配置，避免了过补偿及避免谐振的问题

（2）根据速度和惯性因子的关系，提出改进的算法采用非线性三角函数时变的方法来控制参数，加速了优化算法的收敛速度, 避免算法陷入局部最优。

附图说明：

图1 SHAPF拓扑结构图。

具体实施方式：

以并联混合型有源滤波器(shunt hybrid active power filter ,SHAPF)参数为研究对象。SHAPF优化的问题是在SHAPF的拓扑结构和控制目标确定的前提下，寻求其优化配置参数，SHAPF的拓扑结构如图1所示：

SHAPF由APF与PPF串联混合而成，由有源和无源部分共同抑制谐波，APF主要由隔离变压器、输出滤波器、电压型逆变器组成。其中PPF采用多个调谐滤波器组成，其调谐频率根据被补偿对象的谐波确定，降低了APF的容量和电压等级，为谐波电流提供低阻抗通路。

1、优化问题描述 

实用滤波器的参数优化问题能够在最低费用下满足谐波抑制的要求：

（1）SHAPF无源部分主要由电感和电容组成，其经济性主要由元件的功率容量决定。本文采用的优化配置的目标函数为：

                                                    （1）

表示最小的经济费用；是PPF电容、电感的费用与其额定容量之间的函数关系；是APF费用与其额定容量之间的函数关系。如下所示：

                                                            （2）

                                                             （3）

PPF对系统进行无功补偿，且流过的电流包括基波电流和有源滤波器输出的各次谐波电流，其容量为为：

                        （4）

其中：                                                      （5）

电感容量为：

                            （6）