[发明专利]一种基于最小二乘法的虚拟电阻型有源滤波控制策略

说明书

本发明公开了一种基于最小二乘法的虚拟电阻型有源滤波控制策略，通过控制逆变器输出的谐波电流，实现一个等效的虚拟谐波电阻，其阻值等于系统的等效阻抗的模值，从而实现谐波的最大功率吸收。最小二乘法求系统等效阻抗，是指在确定虚拟谐波电导G_h时，在逆变器原谐波参考电流的基础上叠加不同幅值相位的若干次小扰动，再用不同小扰动下的频谱形成超定方程，从而得出最小二乘解下的系统等效阻抗Z_h，G_h即为系统等效阻抗模值|Z_h|的倒数。这样，就可以通过若干次的小扰动就能快速确定各次虚拟谐波电阻的最佳阻值。本发明能快速确定各次虚拟谐波电阻的最佳阻值，从而减小调节虚拟谐波电阻过程中造成的谐波功率波动。

技术领域

本发明涉及电力滤波器控制技术领域，具体涉及一种基于最小二乘法的虚拟电阻型有源滤波控制策略。

背景技术

虚拟电阻型有源电力滤波器在吸收各次谐波电流时，既增加用户成本，又难以量化其对电网谐波治理工作的贡献，相关部门也就无法对其作出补偿。因此，尽管可降低系统电压畸变率，但仍难以调动用户以虚拟电阻型APF这种方式治理谐波的积极性。针对此问题，本专利基于虚拟电阻型有源电力滤波器提出一种新的谐波治理策略，虚拟电阻型有源电力滤波器根据并网点各次谐波电压及APF输出的各次谐波电流，计算APF吸收的各次谐波功率，并采用一定算法，实时调节等效谐波电阻，使APF吸收的各次谐波功率均达到最大，并以谐波功率的排放或吸收来界定用户的污染者或治理者角色，对污染或治理行为进行惩罚或奖励。在此策略下，如果配合有效机制，则主动参与谐波治理的用户将依据其吸收的最大谐波功率可获得最大的激励。本专利把APF吸收的谐波功率为最大值相应的各次谐波电阻的阻值定义为“最佳阻值”。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中的上述缺陷，提供一种基于最小二乘法的虚拟电阻型有源滤波控制策略，通过控制逆变器输出的谐波电流，实现一个等效的虚拟谐波电阻，其阻值等于系统的等效阻抗的模值，从而实现谐波的最大功率吸收。

本发明的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种基于最小二乘法的虚拟电阻型有源滤波控制策略，所述虚拟电阻型有源滤波控制策略包括下列步骤：

基于谐波电压源与谐波电流源共同作用的简单电力系统，采用小扰动法对系统的等效阻抗进行观测，控制有源滤波器电流进行m次谐波小扰动，分别记录第k次谐波小扰动下，APF的网点第h次谐波电压向量的实部U_ih(Re)k和虚部U_ih(Im)k，第h次谐波电流向量的实部I_ih(Re)k和虚部I_ih(Im)k,其中k＝1,2，……，m，形成超定方程组AX＝b，

其中：

式中，E_h(Re)为系统h次谐波等效电势向量的实部，E_h(Im)为系统h次谐波等效电势向量的虚部，R_h为系统h次谐波等效阻抗的实部，X_h为系统h次谐波等效阻抗的虚部；

求解超定方程AX＝b的最小二乘解即正规方程组：(A^TA)X＝A^Tb的解，求得系统各次谐波阻抗：Z_h＝R_h+jX_h；

让逆变器虚拟谐波电阻R_ih匹配系统谐波阻抗模值|Z_h|，即根据系统谐波电压求出逆变器的输出谐波电流指令，控制逆变器输出相应的谐波电流，从而实现最大化谐波功率吸收。

进一步地，所述的正规方程组(A^TA)X＝A^Tb用对称矩阵的三角分解法求解，其过程如下：