[发明专利]灵活定制电能质量的三相有源滤波器参考电流生成方法

权利要求书

1.一种灵活定制电能质量的三相有源滤波器参考电流生成方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤1：利用采集获得的并网点三相电压及负荷电流，根据守恒功率理论将负荷电流进行分解，获得分别反应不同负荷特性的各负荷电流分量，所述各负荷电流分量包括：平衡有功电流、平衡无功电流、不平衡有功电流、不平衡无功电流及空电流；

步骤2：根据所述负荷电流分量计算获得原始电路各负荷特性对电能质量的影响因数作为未补偿的原始电能质量指标，包括全局功率因数、无功性功率因数、不平衡性功率因数以及畸变功率因数；

步骤3：将期望电能质量指标与原始电能质量指标进行对比，计算获得三相有源滤波器需注入的参考电流，并将所述参考电流下发给单台有源滤波器或多台有源滤波器用于后续控制；

在所述步骤1中按如下方式分解获得各负荷电流分量：

步骤1.1：采集获得拟实施电能质量治理的原始电路并网点处三相电压v_A，v_B，v_C，以及负荷电流i_LA，i_LB，i_LC，根据式(1)计算获得三相电压同源积分变量

式(1)中，m＝A,B,C，是以m表示A，B，C三相；

为并网点m相电压v_m的同源积分变量，∫v_m为并网点m相电压v_m的积分变量；

为并网点m相电压积分变量的平均值；

步骤1.2：根据式(2)和式(3)分别计算获得原始电路有功功率P和原始电路无功能量W：

式(2)和式(3)中：

为并网点三相电压向量，为并网点三相电压同源积分向量，为负荷电流向量；

为原始电路瞬时有功功率平均值，∑P_m为原始电路各相有功功率之和；

表示计算并网点三相电压向量及负荷电流向量的内积；

为原始电路瞬时无功能量平均值，∑W_m为原始电路各相无功能量之和；

表示计算并网点三相电压同源积分向量及负荷电流向量的内积；

步骤1.3：利用式(4)、式(5)、式(6)和式(7)分别计算获得：

原始电路负荷电流中的有功电流分量i_am和无功电流分量i_rm；

平衡有功电流分量和平衡无功电流分量

不平衡有功电流分量和不平衡无功电流分量以及空电流分量i_km；

其中：

P_m为m相有功功率，V_m为并网点m相电压有效值，G_am为m相等效电导；

W_m为m相无功能量，为并网点m相电压同源积分有效值，B_rm为m相等效无功性；V为并网点三相电压的集合有效值，G^b为三相系统等效平衡电导；

为并网点三相电压同源积分的集合有效值，B^b为三相系统等效平衡无功性；

在所述步骤2中按如下过程计算获得各原始电能质量指标：

步骤2.1：

计算获得原始电路有功功率P为：

计算获得原始电路无功功率Q为：

计算获得原始电路不平衡功率U为：U＝V×I^u；

计算获得原始电路畸变功率D为：D＝V×I_k；

则，原始电路视在功率S为：

其中：

为原始电路负荷三相平衡有功电流集合有效值；

为原始电路负荷三相平衡无功电流集合有效值；

I^u为原始电路负荷三相不平衡电流集合有效值；

I_k为原始电路负荷三相空电流集合有效值；

步骤2.2：由式(8)、式(9)、式(10)和式(11)计算获得原始电路的各电能质量指标，包括：

原始全局功率因数PF_tol，用于反映负荷非理想特性；

原始无功性功率因数PF_rea，用于反映负荷无功特性；

原始不平衡性功率因数PF_unb，用于反映负荷不平衡特性；

原始畸变功率因数PF_dis，用于反映负荷非线性特性；

其中：Ι_na为负荷电流中三相非平衡有功电流集合有效值。

2.根据权利要求书1所述的灵活定制电能质量的三相有源滤波器参考电流生成方法，其特征是：在所述步骤3中按各不同状况分别计算获得三相有源滤波器需注入的参考电流，所述各不同状况分别为：

状况一：全局功率因数定制；状况二：无功性功率因数定制；

状况三：不平衡性功率因数定制；状况四：畸变功率因数定制；

针对状况一，所述三相有源滤波器的参考电流生成按如下步骤进行：

步骤3.1.1：设定实施电能质量定制后的全局功率因数期望值为PF_{tol_new}；

步骤3.1.2：保持负荷三相平衡有功电流集合有效值不变，联立原始全局功率因数PF_tol及全局功率因数期望值PF_{tol_new}如式(12)所示：

其中，Ι_{na_new}为电能质量定制后并网点三相非平衡有功电流集合有效值；

步骤3.1.3：在全局功率因数定制场合，将有源滤波器参考补偿电流设置为式(13)所示的差值：

其中：i_na为原始负荷电流非平衡有功电流，i_{na_new}为补偿后并网点电流非平衡有功电流；

步骤3.1.4：定义全补偿系数TC为：TC＝i_{na_new}/i_na，根据式(12)和式(13)将全补偿系数TC表征为式(14)：

根据式(13)和式(14)计算获得状况一条件下的有源滤波器参考补偿电流如式(15)：

实现对原始电路的全局功率因数定制；

针对状况二，所述三相有源滤波器的参考电流生成按如下步骤进行：

步骤3.2.1：设定实施电能质量定制后的无功性功率因数期望值为PF_{rea_new}；

步骤3.2.2：保持负荷三相平衡有功电流集合有效值不变，联立原始无功性功率因数PF_rea及无功性功率因数期望值PF_{rea_new}如式(16)所示：

其中：为电能质量定制后并网点三相平衡无功电流集合有效值；

步骤3.2.3：在无功性功率因数定制场合，将有源滤波器参考补偿电流设置为式(17)所示差值：

其中：为原始负荷电流平衡无功电流，为补偿后并网点电流平衡无功电流；

步骤3.2.4：定义无功补偿系数RC为：根据式(16)和式(17)将无功补偿系数RC表征为式(18)：

根据式(17)和式(18)计算获得状况二条件下的有源滤波器参考补偿电流如式(19)：

实现对原始电路的无功性功率因数定制；

针对状况三，所述三相有源滤波器的参考电流生成按如下步骤进行：

步骤3.3.1：设定实施电能质量定制后的不平衡性功率因数期望值为PF_{unb_new}；

步骤3.3.2：保持负荷三相平衡有功电流集合有效值及三相平衡无功电流集合有效值不变，联立原始不平衡性功率因数PF_unb及不平衡性功率因数期望值PF_{unb_new}如式(20)：

其中，为电能质量定制后并网点三相不平衡电流集合有效值；

步骤3.3.3：在不平衡性功率因数定制场合，有源滤波器参考补偿电流设置式(21)所示差值：

其中，i^u为原始负荷电流不平衡电流，为补偿后并网点电流不平衡电流；

步骤3.3.4：定义不平衡补偿系数UC为：根据式(20)和式(21)将不平衡补偿系数UC表征为式(22)：

根据式(21)和式(22)计算获得状况三条件下的有源滤波器参考补偿电流如式(23)：

实现对原始电路的不平衡性功率因数定制；

针对状况四，所述三相有源滤波器的参考电流生成按如下步骤进行：

步骤3.4.1：设定实施电能质量定制后的畸变功率因数期望值为PF_{dis_new}；

步骤3.4.2：保持负荷三相平衡有功电流集合有效值三相平衡无功电流集合有效值以及三相不平衡电流集合有效值I^u不变，联立原始畸变功率因数PF_dis及畸变功率因数期望值PF_{dis_new}如式(24)：

其中，I_{k_new}为电能质量定制后并网点三相空电流集合有效值；

步骤3.4.3：在畸变功率因数定制场合，将有源滤波器参考补偿电流设置为式(25)所示差值：

其中，i_k为原始负荷电流空电流，i_{k_new}为补偿后并网点电流空电流；

步骤3.4.4：定义畸变补偿系数DC为：DC＝i_{k_new}/i_k，根据式(24)和式(25)将畸变补偿系数DC表征为式(26)：

根据式(25)和式(26)计算获得状况四条件下的有源滤波器参考补偿电流如式(27)：

实现对原始电路的畸变功率因数定制。