本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別是電力電子技術(shù)中一種基于分布式正阻尼有源導(dǎo)納的APF并機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制方法。

背景技術(shù)：

有源電力濾波器(Active Power filter，APF)以其高度可控、快速響應(yīng)的優(yōu)勢，逐漸成為治理諧波污染的首選設(shè)備。隨著非線性負(fù)荷諧波污染的不斷增多，采用模塊化APF并機(jī)方案集中治理諧波成為近年來本領(lǐng)域的研究熱點。模塊化APF并機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性分析及控制關(guān)系到整機(jī)系統(tǒng)的安全可靠運(yùn)行，是需要克服的關(guān)鍵技術(shù)難題。

并機(jī)系統(tǒng)中APF電流環(huán)導(dǎo)納頻域增益在若干頻段呈負(fù)阻性，當(dāng)系統(tǒng)諧振頻次在這些頻段內(nèi)即可能產(chǎn)生并機(jī)系統(tǒng)負(fù)阻尼諧振點，從而導(dǎo)致并機(jī)系統(tǒng)失穩(wěn)。因此通過改變APF控制器設(shè)計(調(diào)整參數(shù)或增加控制環(huán)節(jié))，提高電流環(huán)導(dǎo)納頻域增益阻值(實部值)，使并機(jī)系統(tǒng)所有諧振點均呈正阻尼，可直接解決并機(jī)系統(tǒng)失穩(wěn)問題。相關(guān)文獻(xiàn)提出了采用R-APF控制并機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性，其本質(zhì)是增加全局有源阻尼，該方法雖然可以有效增加并機(jī)系統(tǒng)全局有源阻尼，但并機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性僅由1臺R-APF集中控制，實際應(yīng)用時存在可靠性問題，當(dāng)該裝置出現(xiàn)故障，可能造成并機(jī)系統(tǒng)失穩(wěn)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供基于分布式正阻尼有源導(dǎo)納的APF并機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制方法，在不影響電流環(huán)性能的基礎(chǔ)上，可以明顯改善電流環(huán)導(dǎo)納諧振頻次附件的阻尼特性。

技術(shù)方案：為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于分布式正阻尼有源導(dǎo)納的APF并機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制方法，并機(jī)系統(tǒng)中各臺APF均增加有源阻尼導(dǎo)納，所述有源阻尼導(dǎo)納由各次有源阻尼導(dǎo)納組成；

并且有：

Y′_N(s)＝Y(jié)_N(s)+Y_adN(s)

Y_{N_ad_n}＝(1/R_{N_ad_n})H_{N_n}(s)L_N(s)

其中：Y′_N為第N臺APF增加有源阻尼導(dǎo)納后的電流環(huán)導(dǎo)納；Y_N為第N臺APF增加有源阻尼導(dǎo)納前的電流環(huán)導(dǎo)納；Y_adN為第N臺APF增加的有源阻尼導(dǎo)納，是由各次有源阻尼導(dǎo)納Y_{N_ad_n}求和而得，n為諧波頻次，諧波源不同，此處的n就不同，設(shè)置m1為諧波最低頻次、m2為諧波最高頻次，即n取m1到m2的諧波頻次；R_{N_ad_n}為第N臺APF的第n次有源阻尼電阻；F_N(s)為第N臺APF電流環(huán)擾動增益；P_N(s)為第N臺APF電流環(huán)被控對象；G_N(s)P_N(s)為第N臺APF電流環(huán)開環(huán)支路；L_N(s)為第N臺APF電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)；H_{N_n}(s)為第N臺APF的各次諧波檢測單元傳遞函數(shù)。

所述基于分布式正阻尼有源導(dǎo)納的APF并機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制方法按如下步驟進(jìn)行：

①繪制第N臺APF電流環(huán)導(dǎo)納模型；

②根據(jù)第N臺APF電流環(huán)導(dǎo)納模型，求得第N臺APF的Y_N、L_N(s)表達(dá)式；

③預(yù)估第N臺APF的各次有源阻尼電阻，并根據(jù)求得的Y_N、L_N(s)表達(dá)式以及第N臺APF的各次諧波檢測單元傳遞函數(shù)，得到第N臺APF的各次有源阻尼導(dǎo)納以及第N臺APF有源阻尼導(dǎo)納；

④通過繪制第N臺APF增加有源阻尼導(dǎo)納后的電流環(huán)導(dǎo)納阻尼特性伯德圖，驗證增加的有源阻尼導(dǎo)納對于第N臺APF電流環(huán)頻域特性的影響，并返回步驟③進(jìn)一步調(diào)整第N臺APF的各次有源阻尼電阻預(yù)估值，并重新計算該APF增加的有源阻尼導(dǎo)納Y_adN，直至該APF增加有源阻尼導(dǎo)納后的電流環(huán)導(dǎo)納在諧振頻次附近增益為正阻性；

⑤其余N-1臺APF按上述步驟1-4執(zhí)行。

有益效果：

(1)本發(fā)明所述的基于分布式正阻尼有源導(dǎo)納的APF并機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制方法，不影響各臺APF電流環(huán)性能，可明顯改善電流環(huán)導(dǎo)納諧振頻次附近阻尼特性，并且由于分布式有源阻尼導(dǎo)納存在于多個APF裝置，相對于集中式全局有源阻尼導(dǎo)納，實際應(yīng)用時具有明顯的可靠性。

(2)相比較于傳統(tǒng)的APF并機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性間接控制方法，本發(fā)明無需增加無源器件，無需改動APF硬件設(shè)計方案。

附圖說明

圖1為APF并機(jī)系統(tǒng)電流環(huán)導(dǎo)納模型；

圖2為本發(fā)明提出的分布式有源阻尼導(dǎo)納實現(xiàn)策略框圖；

圖3為所提分布式有源阻尼導(dǎo)納對電流環(huán)導(dǎo)納頻域特性影響分析的伯德圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。

如圖1所示為APF并機(jī)系統(tǒng)電流環(huán)導(dǎo)納模型。圖1中，PCC為電網(wǎng)公共連接點；E′為PCC點電壓；APF_N為第N臺APF單元，N＝1，2，3…；I_L為諧波負(fù)載電流；I_Lh為諧波電流源；Y_L為諧波負(fù)載的無源阻抗；Y_N為第N臺APF單元的電流環(huán)導(dǎo)納；Y_hN為第N臺APF單元的諧波控制環(huán)導(dǎo)納；I'_hN為第N臺APF單元的諧波補(bǔ)償電流源；I_hN為第N臺APF單元的輸出電流。

圖2為本發(fā)明提出的分布式有源阻尼導(dǎo)納實現(xiàn)策略框圖，I為輸出電流；I^*為指令電流。該系統(tǒng)采用典型諧波源，諧波次數(shù)是6k±1，k取1、2、3……，即諧波次數(shù)為5、7、11、13、17、19……以此類推，故取并機(jī)系統(tǒng)中各臺APF均增加有源阻尼導(dǎo)納，所述有源阻尼導(dǎo)納由各次有源阻尼導(dǎo)納組成，并且有：

Y′_N(s)＝Y(jié)_N(s)+Y_adN(s)

Y_adN(s)＝Y(jié)_{N_ad_5}+Y_{N_ad_7}......+Y_{N_ad_n}

Y_{N_ad_n}＝(1/R_{N_ad_n})H_{N_n}(s)L_N(s)

其中：Y′_N為第N臺APF增加有源阻尼導(dǎo)納后的電流環(huán)導(dǎo)納；Y_N為第N臺APF增加有源阻尼導(dǎo)納前的電流環(huán)導(dǎo)納；Y_adN為第N臺APF增加的有源阻尼導(dǎo)納，控制器根據(jù)諧波源類型(此處設(shè)定為典型諧波源)，設(shè)置針對這些頻次的諧波檢測及電流控制環(huán)節(jié)，取n＝6k±1,k＝1,2,3……；F_N(s)為第N臺APF電流環(huán)擾動增益；P_N(s)為第N臺APF電流環(huán)被控對象；G_N(s)P_N(s)為第N臺APF電流環(huán)開環(huán)支路；R_{N_ad_n}為第N臺APF的第n次有源阻尼電阻；Y_{N_ad_n}為第N臺APF的各次有源阻尼導(dǎo)納；L_N(s)為第N臺APF電流環(huán)閉環(huán)傳遞函數(shù)；H_{N_n}(s)為第N臺APF的各次諧波檢測單元傳遞函數(shù)。

所述基于分布式正阻尼有源導(dǎo)納的APF并機(jī)系統(tǒng)穩(wěn)定性控制方法按如下步驟進(jìn)行：

①繪制第N臺APF電流環(huán)導(dǎo)納模型；

②根據(jù)第N臺APF電流環(huán)導(dǎo)納模型，求得第N臺APF的Y_N、L_N(s)表達(dá)式；

③預(yù)估第N臺APF的各次有源阻尼電阻，并根據(jù)求得的Y_N、L_N(s)表達(dá)式以及第N臺APF的各次諧波檢測單元傳遞函數(shù)，得到第N臺APF的各次有源阻尼導(dǎo)納以及第N臺APF有源阻尼導(dǎo)納；

④通過繪制第N臺APF增加有源阻尼導(dǎo)納后的電流環(huán)導(dǎo)納阻尼特性伯德圖，驗證增加的有源阻尼導(dǎo)納對于第N臺APF電流環(huán)頻域特性的影響，并進(jìn)一步調(diào)整第N臺APF的各次有源阻尼電阻預(yù)估值；

⑤其余N-1臺APF按上述步驟1-4執(zhí)行。

圖3為本文所提分布式有源阻尼導(dǎo)納對電流環(huán)導(dǎo)納頻域特性影響分析的波特圖，各諧振頻次有源阻尼設(shè)置相同(R_ad＝0.2Ω)，左側(cè)的(a)圖中Y(s)為電流環(huán)導(dǎo)納，Y_ad(s)為有源阻尼導(dǎo)納，Y’(s)為疊加有源阻尼后的電流環(huán)導(dǎo)納，右側(cè)的(b)為(a)在諧振頻次附近細(xì)節(jié)。可以看出有源阻尼在各諧振頻次附近增益為正阻性，疊加至電流環(huán)導(dǎo)納后，使電流環(huán)導(dǎo)納在諧振頻次由原先的負(fù)阻性變?yōu)檎栊裕措娏鳝h(huán)導(dǎo)納阻尼特性在諧振頻次得到明顯改善。由于有源阻尼導(dǎo)納在諧振頻次外增益很小，因此對電流環(huán)導(dǎo)納諧振頻次外阻尼特性無改善作用。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出：對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。