[发明专利]一种有源电力滤波器自适应重复和无差拍复合控制的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源电力滤波器控制的方法，尤其涉及一种用于有源电力滤波器的新的自适应谐波检测算法、重复和无差拍复合控制的方法，采用该方法的有源电力滤波器能对电网进行谐波抑制以及无功功率补偿，有效提高了电网的电能质量，属于电力电子智能控制领域。

背景技术

当前，环境保护的问题日益受到关注，人们已经认识到了电力系统环境净化的必要性。一方面电力电子设备的大量使用和非线性负载的不断增加向电网注入大量的谐波及无功电流，极大的恶化了电网电能质量；另一方面这些电力电子设备和各种负载正常、稳定以及高效的运行则需要电网提供高效优质的电能质量。而在电网污染日益严重的情况下，对电网电能质量的研究和保护具有十分重要的意义，电力系统的谐波含量是衡量电能质量的一项重要指标。电力电子器件及非线性负载的应用使得电网中出现大量谐波，从而对电网的电能质量和用户用电设备运行造成很大影响。有源滤波器（APF）作为一种能够动态补偿谐波的设备越来越受到人们的重视，有源滤波器的补偿性能受到谐波电流检测的影响，如何提高谐波电流检测的快速性和准确性一直是人们研究的热点。APF中经典的谐波检测算法包括基于瞬时无功功率理论^[1-3]和快速傅里叶变换（FFT）的谐波检测算法^[4-6]，基于瞬时无功功率理论的谐波检测算法需要设计低通滤波器，低通滤波器的性能对谐波检测的快速性和精度有很大影响，然而低通滤波器的存在不可避免的会对信号造成延迟和衰减。基于快速傅里叶变换的谐波检测算法需要进行傅里叶变换和反变换，对处理器的处理速度有很高的要求。目前国内有源电力滤波器多采用单一的重复控制策略，虽然可以保证输出波形精确跟踪给定，但它得到的控制指令不是立即输出，而是滞后一个参考周期后才输出，如专利号CN201210389971.0（公开号：CN102882211A，公开日2013年1月16日）公开了一种用于有源电力滤波器的自适应重复控制方法，虽解决了电网频率扰动造成的有源电力滤波器补偿效果不稳定问题，但它得到的控制指令不是立即输出，而是滞后一个参考周期后才输出，动态响应慢，实时性不强。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种有源电力滤波器自适应重复和无差拍复合控制的方法

，能够对电网中参数变化做出调整，保证系统具有较快的动态响应速度和较高的输出波形质量。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：采用一种自适应谐波检测算法、重复和无差拍复合控制技术及负载投入时刻软启动控制技术。

本发明采用一种新的自适应谐波检测算法对系统误差函数进行分析计算，求出关于步长参数的偏导数，得到标量梯度，能够自适应调整最小均方根谐波检测算法的迭代步长，减少了系统调节的参数，并且改善了自适应谐波检测算法的性能。得到的新的步长迭代公式如下所示：

式中为步长参数，向量是一个数值很小的正学习速率参数，为输入，表示滤波权向量关于步长参数的梯度的估计值，为误差，和表示步长参数的截取。

本发明采用了重复和无差拍复合控制技术，重复控制虽然可以保证输出波形精确跟踪给定，但它得到的控制指令不是立即输出，而是滞后一个参考周期后才输出。无差拍控制有优良的动态响应特性，当电源或负载突然变化从而使输出电压发生偏差时，只要一个开关周期就可以使输出电压再次跟踪给定值。重复和无差拍控制相结合复合控制策略，保证了系统具有较快的动态响应速度和较高的输出波形质量。

采用软启动技术，通常为了实现电流跟踪的有效性和快速性，APF直流侧电压通常大于相电压峰值2倍以上。系统启动时，首先通过充电电阻给直流侧电容预充电，充电稳定的直流电容电压远低于设定值。为防止初始输入偏差过大，经过高增益反馈后形成过流，设置算法软启动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：采用自适应谐波检测算法、重复和无差拍复合控制相结合的方法，解决了以往动态响应慢，准确率不高的难点，可以实时准确的监测负载的谐波电流情况，并通过此设备的处理，把电网负载的谐波电流补偿至国标。

附图说明

图1是本发明中APF原理框图；

图2是本发明中自适应检测算法框图；

图3是本发明中重复和无差拍复合控制算法框图；

图4是本发明中软启动框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：