一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振自適應補償控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振自適應補償控制方法，采集單元采集電流電壓信號，并對電壓信號進行鎖相；并對系統(tǒng)電流iS、負載電流il、裝置輸出電流iapf分別進行FFT分析。根據(jù)阻抗對偶原理采用虛擬阻抗，通過并聯(lián)有源電力濾波裝置在自身容量容許的條件前，產生容性無功電流，該容性無功電流等效為在負載中串入一個電感，以達到改變系統(tǒng)諧振點。本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明提供一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振自適應補償控制方法，實現(xiàn)在線實時判斷系統(tǒng)諧波放大頻譜及諧振頻次。根據(jù)所測諧波放大頻次自適應進行諧波補償，避免諧振及諧波放大頻次。
【專利說明】一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振自適應補償控制方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及的是一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振自適應補償控制方法。

【背景技術】
[0002] 近年來，由于電力電子技術的飛速發(fā)展，各種電力電子變流裝置在電力系統(tǒng)、工 業(yè)、交通及家庭中的應用日益廣泛，給電力系統(tǒng)帶來了大量的諧波污染。為了提高電力系統(tǒng) 的功率因數(shù)，電力系統(tǒng)通常會配置TSC型無功補償裝置，同時很多用電裝置為了提高裝置 自身的功率功率因數(shù)，裝置也會在內部配置電容器提高功率因數(shù)，如變頻器，充電站中的充 電機等，可以將這些電容等效為配電系統(tǒng)中有大量的分布式容性負載。由于非線性負荷諧 波頻譜含量豐富，各次諧波均有可能存在，導致系統(tǒng)中存在容性負載時易發(fā)生并聯(lián)及諧波 放大。并聯(lián)有源濾波裝置在含容性負載的配電網(wǎng)中進行諧波補償時，由于并聯(lián)諧振及諧波 放大，使得有源濾波裝置不能正常工作或諧波補償率低，補償效果不好。
[0003] 目前，市場上大多數(shù)有源濾波裝置對于接入系統(tǒng)方式、補償負荷類型都作了一定 要求，一般都要求按圖1所示接入系統(tǒng)，要求無功補償電容C接在有源濾波裝置接入系統(tǒng)的 公共連接點PCC點之前，要求濾波裝置的采樣電流不能含有電容電流i。。參見圖2、圖3所 示的接入系統(tǒng)方式，有源濾波裝置不能穩(wěn)定運行，存在控制上的不足，導致其應用上的局限 性。參見圖4,圖4是常規(guī)有源濾波裝置應用時因系統(tǒng)發(fā)生并聯(lián)諧振而導致有源濾波裝置不 能穩(wěn)定運行的分析原理圖，&為從公共連接點以上的系統(tǒng)等效短路阻抗、X。及R為負荷，I h為諧波源，當含有&與X。的諧振頻率諧波成分時，X 3與X。及R發(fā)生并聯(lián)諧振。


【發(fā)明內容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的不足，提供了一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振的 自適應補償控制方法。
[0005] 本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振自適應補償控 制方法，
[0006] 步驟一、采集單元采集電流電壓信號，并對電壓信號進行鎖相；并對系統(tǒng)電流is、 負載電流h、裝置輸出電流iapf分別進行FFT分析；
[0007] 步驟二、對步驟一的系統(tǒng)電流is、負載電流h、裝置輸出電流iapf分析結果進行判 斷，對以上三值分別進行FFT及IFFT變換后可得各次諧波，對于h次諧波，應滿足下式：ish=ilh+iapfh，即電源側某頻次諧波近似為負載側與濾波輸出側之和。倘若i sh〈〈ilh+iapfh，即電 源側某頻次遠小于負載側與濾波輸出側之和，判定此次諧波因容性負載原因發(fā)生諧波放大 或諧振，得出諧波放大頻次h ;
[0008] 步驟三、FPGA控制器將檢測判斷結果存入內部自建的雙口 RAM，同時給DSP主控制 器發(fā)同步時序信號，DSP主控制器收到同步時序信號后讀取雙口 RAM中的處理數(shù)據(jù)；
[0009] 步驟四、根據(jù)系統(tǒng)電壓隊、負載電流，及步驟二中判斷出的放大諧波次數(shù)h計算 出負荷等效阻抗Zi、公共連接點上端的系統(tǒng)等效短路阻抗xs;
[0010] 步驟五、當系統(tǒng)發(fā)生諧波放大或諧振時，通常在系統(tǒng)中串入電抗器改變系統(tǒng)阻抗 從而改變系統(tǒng)諧振頻次、系統(tǒng)諧振點或諧波放大次數(shù)，使系統(tǒng)特征次諧波中不包含諧振頻 次諧波分量，根據(jù)阻抗對偶原理，在系統(tǒng)中串入電抗等效為在系統(tǒng)中并入電容。本發(fā)明采用 虛擬阻抗來實現(xiàn)，通過并聯(lián)有源電力濾波裝置在自身容量容許的條件前，產生容性無功電 流，該容性無功電流等效為在負載中串入一個電感，以改變系統(tǒng)諧振點；
[0011] 步驟六、根據(jù)步驟五的等效虛擬阻抗改變系統(tǒng)諧振頻次，有源電力濾波裝置的目 標補償電流不包含系統(tǒng)諧振頻次成分諧波，使系統(tǒng)濾波裝置能穩(wěn)定正常工作。
[0012] 作為上述方案的進一步優(yōu)化，步驟二中的判斷方法為：對系統(tǒng)電流is、負載電流 h、裝置輸出電流iapf進行FFT、IFFT變換得各次諧波，對同一頻次諧波進行三個檢測位置 比較，設h次應滿足下式：ish= i lh+iapfh，即電源側某頻次為負載側與濾波輸出側之和；
[0013] 若ish〈〈ilh+iapfh，即電源側某頻次遠小于負載側與濾波輸出側之和，判定此次諧波 因容性負載原因發(fā)生諧波放大或諧振。
[0014] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術具有以下優(yōu)點：本發(fā)明提供一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振的 自適應補償控制方法，實現(xiàn)在線實時判斷系統(tǒng)諧波放大頻譜及諧振頻次；根據(jù)所測諧波放 大頻次自適應進行諧波補償，避免諧振及諧波放大頻次。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1為常規(guī)有源濾波裝置接入系統(tǒng)示意圖。
[0016] 圖2為有源濾波裝置APF公共連接點PCC在補償電容前接入系統(tǒng)示意圖。
[0017] 圖3為有源濾波裝置APF接入系統(tǒng)示意圖。
[0018] 圖4為常規(guī)有源濾波裝置并聯(lián)諧振原理圖。
[0019] 圖5為本發(fā)明的有源濾波裝置APF接入系統(tǒng)示意圖。
[0020] 圖6為本發(fā)明的有源濾波裝置的內部電路結構框圖。
[0021] 圖7為本發(fā)明的一種容性負載抑制并聯(lián)諧振的自適應補償控制方法原理圖。

【具體實施方式】
[0022] 下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術方案為前提下進行 實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施 例。
[0023] 參見圖5,為本發(fā)明的有源濾波裝置APF接入系統(tǒng)示意圖，采用兩套電流CT，CT1位 置在公共連接點PCC點之前靠近電源側，CT2在PCC點之后靠近負載側，根據(jù)兩套CT檢測 結果結合有源濾波裝置自身輸出電流，判斷諧振或諧波放大的頻次。
[0024] 圖6為本發(fā)明采用的有源濾波裝置APF的內部電路結構框圖。有源濾波裝置以 DSP控制器為主控，以FPGA控制器為數(shù)據(jù)處理控制器，同時在FPAG控制器的內部實現(xiàn)雙口 RAM功能進行數(shù)據(jù)傳送和同步。
[0025] 定義：本發(fā)明的一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振自適應補償控制方法應用的 CLARK、PARK、PARK逆變換矩陣分別為：

【權利要求】
1. 一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振自適應補償控制方法，其特征在于： 步驟一、采集單元采集電流電壓信號，并對電壓信號進行鎖相；并對系統(tǒng)電流is、負載 電流L、裝置輸出電流iapf分別進行FFT分析； 步驟二、對步驟一的系統(tǒng)電流is、負載電流h、裝置輸出電流iapf分析結果進行判斷， 對以上三值分別進行FFT及IFFT變換后可得各次諧波，對于h次諧波，應滿足下式：ish= ilh+iapfh，即電源側某頻次諧波近似為負載側與濾波輸出側之和。倘若ish〈〈i lh+iapfh，即電源 側某頻次遠小于負載側與濾波輸出側之和，判定此次諧波因容性負載原因發(fā)生諧波放大或 諧振，得出諧波放大頻次h; 步驟三、FPGA控制器將檢測判斷結果存入內部自建的雙口 RAM，同時給DSP主控制器發(fā) 同步時序信號，DSP主控制器收到同步時序信號后讀取雙口 RAM中的處理數(shù)據(jù)； 步驟四、根據(jù)系統(tǒng)電壓Us、負載電流h，及步驟二中判斷出的放大諧波次數(shù)h計算出負 荷等效阻抗&、公共連接點上端的系統(tǒng)等效短路阻抗Xs; 步驟五、當系統(tǒng)發(fā)生諧波放大或諧振時，通常在系統(tǒng)中串入電抗器改變系統(tǒng)阻抗從而 改變系統(tǒng)諧振頻次、系統(tǒng)諧振點或諧波放大次數(shù)，使系統(tǒng)特征次諧波中不包含諧振頻次諧 波分量，根據(jù)阻抗對偶原理，在系統(tǒng)中串入電抗等效為在系統(tǒng)中并入電容。本發(fā)明采用虛擬 阻抗來實現(xiàn)，通過并聯(lián)有源電力濾波裝置在自身容量容許的條件前，產生容性無功電流，該 容性無功電流等效為在負載中串入一個電感，以改變系統(tǒng)諧振點； 步驟六、根據(jù)步驟五的等效虛擬阻抗改變系統(tǒng)諧振頻次，有源電力濾波裝置的目標補 償電流不包含系統(tǒng)諧振頻次成分諧波，使系統(tǒng)濾波裝置能穩(wěn)定正常工作。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種容性負載的抑制并聯(lián)諧振自適應補償控制方法，其特 征在于：步驟二中的判斷方法為：對系統(tǒng)電流is、負載電流h、裝置輸出電流iapf進行FFT、 IFFT變換得各次諧波，對同一頻次諧波進行三個檢測位置比較，設h次應滿足下式：ish= ilh+iapfh，即電源側某頻次為負載側與濾波輸出側之和； 若ish〈〈ilh+iapfh，即電源側某頻次遠小于負載側與濾波輸出側之和，判定此次諧波因容 性負載原因發(fā)生諧波放大或諧振。
【文檔編號】H02J3/01GK104505834SQ201410821512
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月24日 優(yōu)先權日:2014年12月24日
【發(fā)明者】李瑜, 齊東流 申請人:安徽天沃電氣技術有限公司