[发明专利]一种并联混合型有源电力滤波器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力滤波器及控制方法,特别是一种并联混合型有源电力滤波器及其控制方法。

背景技术

电能是现代社会不可或缺的重要能源，电力可持续发展已成为实现社会经济可持续发展的基础，并在社会经济、能源与环境协调发展中起着重要的平衡作用。近年来，随着配电网中的整流器、变频器、电气化铁路等非线性负载的日趋增多，电网电流波形畸变、电压波动、三相不平衡等电能质量问题日益严重。

目前，在6kV、10kV、35kV等配电网高电压等级应用较为广泛的谐波治理和无功补偿装置主要有：无源电力滤波器PPF、有源电力滤波器APF、混合型有源电力滤波器HAPF和静止无功补偿器SVC等。其中，采用最为广泛的是无源电力滤波器。PPF利用电感、电容元件为电网谐波提供低阻抗通路，从而降低流向电网的谐波电流。无源电力滤波器技术相对成熟，在进行谐波治理的同时，还具有无功补偿的作用，并且成本低。但PPF存在以下不足：只能滤除特定次数的谐波、滤波性能受PPF自身参数和电网参数的影响大、存在谐波放大或与系统等效阻抗发生谐振的可能性、负载谐波波动较大时易发生滤波过载的现象等。与无源电力滤波器相比有源电力滤波器具有以下优势：具有较高的可控性和快速的响应速度；可动态治理特定次或各次谐波；谐波治理效果不受电网等效参数的影响；不存在与电网等效阻抗发生谐振或谐波放大的现象等。但是，受开关器件耐压等级的限制，纯并联型APF难以直接应用于配电网高压系统，级联型及混合型有源电力滤波器HAPF逐步发展起来。

研究不同电能质量补偿器的结构特点，提出高效无功与谐波混合控制系统新型拓扑结构及其控制方法，无疑将有利于配电网电能质量的全方位提高，促进节能降耗的实施。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种并联混合型有源电力滤波器及其控制方法，快速地对频率和幅值都变化的谐波以及无功电流进行跟踪补偿；使补偿谐波电流更好的注入电网；确保有源电力滤波器具有较好的抑制谐波和补偿无功功率的性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种并联混合型有源电力滤波器，包括逆变器，还包括用于滤除5次谐波的5次无源电力滤波器；所述逆变器通过输出滤波器与用于滤除7次谐波的7次无源电力滤波器连接，所述5次无源电力滤波器、7次无源电力滤波器均并联接入三相电网与三相负载之间；所述7次无源电力滤波器远离所述三相电网的一端连接有分流电感。

本发明还提供了一种上述并联混合型有源电力滤波器的控制方法，该方法为：

1）检测三相负载电流i_La、i_Lb、i_Lc，利用i_p-i_q方法获得三相负载谐波电流i_Lha、i_Lhb、i_Lhc；检测三相电网电流i_Sa、i_Sb、i_Sc，利用i_p-i_q方法获得三相电网谐波电流i_Sha、i_Shb、i_Shc；检测三相电网与5次无源电力滤波器或7次无源电力滤波器连接的公共连接点电压u_pa、u_pb、u_pc，利用i_p-i_q方法获得公共连接点谐波电压u_pha、u_phb、u_phc；

2）将三相负载谐波电流和三相电网谐波电流分别乘以虚拟电阻值1，得到三相负载谐波电压和三相电网谐波电压，然后将三相负载谐波电压、三相电网谐波电压、公共连接点谐波电压相加，三者之和除以虚拟电阻值1，得到总补偿参考电流

3）设定递推积分PI控制器比例系数K_P和积分系数K_I的初始值和其中的取值范围是5-10，的取值范围是10000-12000；

4）将总补偿参考电流与逆变器输出的补偿电流之间的偏差e和偏差变化率e_c作为递推积分PI控制器参数调整的输入信号；其中偏差变化率e_c为偏差e的微分；

5）分别定义偏差e、偏差变化率e_c、比例系数偏差和积分系数偏差的云集E、EC、ΔKP、ΔKI为：

E={NB,NM,NS,Z,PS,PM,PB}；