本技術(shù)涉及基于諧振抑制，尤其涉及一種基于容量利用效率的有源濾波器諧振抑制方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、諧振問題是電力系統(tǒng)長期面臨的一個(gè)重要挑戰(zhàn)，不僅影響電能質(zhì)量和設(shè)備運(yùn)行，還威脅電網(wǎng)效率和穩(wěn)定性。隨著風(fēng)電、光伏、直流等電力電子裝置規(guī)模的擴(kuò)大，新型電力系統(tǒng)的諧振事件風(fēng)險(xiǎn)更為突出，且諧振特征隨運(yùn)行工況呈現(xiàn)強(qiáng)時(shí)變特征，致使傳統(tǒng)的無源治理策略難以滿足靈活治理需求。隨著電力電子和半導(dǎo)體器件的發(fā)展，有源濾波器（activepower?filter，apf）在新型電力系統(tǒng)諧振抑制中發(fā)揮了更為重要的作用，其中，電流型有源電力濾波器（電流型arf，i-apf）和電阻型有源電力濾波器（電阻型arf，r-apf）是最常見的兩種類型。

2、現(xiàn)有研究多集中于apf的動(dòng)態(tài)性能優(yōu)化，但對(duì)容量限制下的諧振抑制效果關(guān)注較少。例如，i-apf采用比例限流控制策略，在避免apf過載的前提下，充分利用其剩余容量；r-apf通過采用自適應(yīng)阻尼控制策略，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行條件動(dòng)態(tài)調(diào)整虛擬阻抗參數(shù)，以提升諧波抑制效果。然而，這些研究大多專注于單一類型apf的優(yōu)化，諧振抑制效果較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)提供一種基于容量利用效率的有源濾波器諧振抑制方法及系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中專注于單一類型apf的優(yōu)化，諧振抑制效果較差的問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實(shí)施例提供了一種基于容量利用效率的有源濾波器諧振抑制方法，包括：

3、獲取電流型apf的容量利用效率與諧振偏差系數(shù)的第一關(guān)系；

4、獲取電阻型apf的容量利用效率與所述諧振偏差系數(shù)的第二關(guān)系；

5、根據(jù)所述第一關(guān)系和所述第二關(guān)系，得到所述諧振偏差系數(shù)的臨界點(diǎn)；

6、根據(jù)實(shí)時(shí)諧振偏差系數(shù)和所述臨界點(diǎn)的比較結(jié)果，控制在電流型apf和電阻型apf之間切換；

7、其中，所述電流型apf的容量利用效率表示為，為在電流型apf簡化諧波等效電路中，等效諧波電壓源領(lǐng)先流入電流型apf的電流的相角，為在電流型apf簡化諧波等效電路中，系統(tǒng)總阻抗的阻抗角；

8、所述電阻型apf的容量利用效率表示為，為在電阻型apf簡化諧波等效電路中，等效諧波電壓源領(lǐng)先流入電阻型apf的電流的相角，為在電阻型apf簡化諧波等效電路中，系統(tǒng)總阻抗的阻抗角；

9、所述諧振偏差系數(shù)為海纜等效容抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值。

10、作為上述方案的改進(jìn)，在所述電流型apf簡化諧波等效電路中，等效諧波電壓源、系統(tǒng)等效阻抗、系統(tǒng)等效感抗、電流互感器、電壓互感器和電流型apf依次首尾連接；電流互感器還依次連接有第一積分器、輸出電流跟蹤控制器；輸出電流跟蹤控制器的另一端連接電流型apf，電壓互感器還連接有電纜等效容抗，電纜等效容抗的另一端連接等效諧波電壓源；

11、在所述電阻型apf簡化諧波等效電路中，等效諧波電壓源、系統(tǒng)等效阻抗、系統(tǒng)等效感抗、電流互感器、電壓互感器和電阻型apf依次首尾連接；電壓互感器還依次連接有第二積分器、輸出電流跟蹤控制器；輸出電流跟蹤控制器的另一端連接電阻型apf，電壓互感器還連接有電纜等效容抗，電纜等效容抗的另一端連接等效諧波電壓源。

12、作為上述方案的改進(jìn)，所述獲取電流型apf的容量利用效率與諧振偏差系數(shù)的第一關(guān)系，包括：

13、設(shè)，其中，η表示海纜等效容抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值，表示海纜等效容抗，表示系統(tǒng)等效感抗；

14、設(shè)，其中，表示系統(tǒng)等效阻抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值，表示系統(tǒng)等效阻抗，表示系統(tǒng)等效感抗；

15、計(jì)算：

16、

17、計(jì)算：

18、

19、對(duì)求偏導(dǎo)數(shù)，得到和的關(guān)系：

20、

21、利用求導(dǎo)的鏈?zhǔn)椒▌t，得到和的關(guān)系：

22、

23、其中，為電流型apf的電流補(bǔ)償系數(shù)。

24、作為上述方案的改進(jìn)，所述獲取電阻型apf的容量利用效率與所述諧振偏差系數(shù)的第二關(guān)系，包括：

25、設(shè)，其中，η表示海纜等效容抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值，表示海纜等效容抗，表示系統(tǒng)等效感抗；

26、設(shè)，其中，表示系統(tǒng)等效阻抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值，表示系統(tǒng)等效阻抗，表示系統(tǒng)等效感抗；

27、計(jì)算：

28、

29、計(jì)算：

30、

31、令，對(duì)求偏導(dǎo)數(shù)，得到和的關(guān)系：

32、

33、利用求導(dǎo)的鏈?zhǔn)椒▌t，得到和的關(guān)系：

34、

35、其中，表示電阻型apf的電流補(bǔ)償系數(shù)。

36、作為上述方案的改進(jìn)，所述根據(jù)實(shí)時(shí)諧振偏差系數(shù)和所述臨界點(diǎn)的比較結(jié)果，控制在電流型apf和電阻型apf之間切換，包括：

37、當(dāng)實(shí)時(shí)諧振偏差系數(shù)小于所述臨界點(diǎn)時(shí)，控制切換至電流型apf；

38、當(dāng)實(shí)時(shí)諧振偏差系數(shù)大于所述臨界點(diǎn)時(shí)，控制切換至電阻型apf。

39、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本技術(shù)實(shí)施例還提供了一種基于容量利用效率的有源濾波器諧振抑制系統(tǒng)，包括控制器，所述控制器被配置為：

40、獲取電流型apf的容量利用效率與諧振偏差系數(shù)的第一關(guān)系；

41、獲取電阻型apf的容量利用效率與所述諧振偏差系數(shù)的第二關(guān)系；

42、根據(jù)所述第一關(guān)系和所述第二關(guān)系，得到所述諧振偏差系數(shù)的臨界點(diǎn)；

43、根據(jù)實(shí)時(shí)諧振偏差系數(shù)和所述臨界點(diǎn)的比較結(jié)果，控制在電流型apf和電阻型apf之間切換；

44、其中，所述電流型apf的容量利用效率表示為，為在電流型apf簡化諧波等效電路中，等效諧波電壓源領(lǐng)先流入電流型apf的電流的相角，為在電流型apf簡化諧波等效電路中，系統(tǒng)總阻抗的阻抗角；

45、所述電阻型apf的容量利用效率表示為，為在電阻型apf簡化諧波等效電路中，等效諧波電壓源領(lǐng)先流入電阻型apf的電流的相角，為在電阻型apf簡化諧波等效電路中，系統(tǒng)總阻抗的阻抗角；

46、所述諧振偏差系數(shù)為海纜等效容抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值。

47、作為上述方案的改進(jìn)，在所述電流型apf簡化諧波等效電路中，等效諧波電壓源、系統(tǒng)等效阻抗、系統(tǒng)等效感抗、電流互感器、電壓互感器和電流型apf依次首尾連接；電流互感器還依次連接有第一積分器、輸出電流跟蹤控制器；輸出電流跟蹤控制器的另一端連接電流型apf，電壓互感器還連接有電纜等效容抗，電纜等效容抗的另一端連接等效諧波電壓源；

48、在所述電阻型apf簡化諧波等效電路中，等效諧波電壓源、系統(tǒng)等效阻抗、系統(tǒng)等效感抗、電流互感器、電壓互感器和電阻型apf依次首尾連接；電壓互感器還依次連接有第二積分器、輸出電流跟蹤控制器；輸出電流跟蹤控制器的另一端連接電阻型apf，電壓互感器還連接有電纜等效容抗，電纜等效容抗的另一端連接等效諧波電壓源。

49、作為上述方案的改進(jìn)，所述獲取電流型apf的容量利用效率與諧振偏差系數(shù)的第一關(guān)系，包括：

50、設(shè)，其中，η表示海纜等效容抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值，表示海纜等效容抗，表示系統(tǒng)等效感抗；

51、設(shè)，其中，表示系統(tǒng)等效阻抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值，表示系統(tǒng)等效阻抗，表示系統(tǒng)等效感抗；

52、計(jì)算：

53、

54、計(jì)算：

55、

56、對(duì)求偏導(dǎo)數(shù)，得到和的關(guān)系：

57、

58、利用求導(dǎo)的鏈?zhǔn)椒▌t，得到和的關(guān)系：

59、

60、其中，為電流型apf的電流補(bǔ)償系數(shù)。

61、作為上述方案的改進(jìn)，所述獲取電阻型apf的容量利用效率與所述諧振偏差系數(shù)的第二關(guān)系，包括：

62、設(shè)，其中，η表示海纜等效容抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值，表示海纜等效容抗，表示系統(tǒng)等效感抗；

63、設(shè)，其中，表示系統(tǒng)等效阻抗和系統(tǒng)等效感抗在諧波補(bǔ)償頻率處的比值，表示系統(tǒng)等效阻抗，表示系統(tǒng)等效感抗；

64、計(jì)算：

65、

66、計(jì)算：

67、

68、令，對(duì)求偏導(dǎo)數(shù)，得到和的關(guān)系：

69、

70、利用求導(dǎo)的鏈?zhǔn)椒▌t，得到和的關(guān)系：

71、

72、其中，表示電阻型apf的電流補(bǔ)償系數(shù)。

73、作為上述方案的改進(jìn)，所述根據(jù)實(shí)時(shí)諧振偏差系數(shù)和所述臨界點(diǎn)的比較結(jié)果，控制在電流型apf和電阻型apf之間切換，包括：

74、當(dāng)實(shí)時(shí)諧振偏差系數(shù)小于所述臨界點(diǎn)時(shí)，控制切換至電流型apf；

75、當(dāng)實(shí)時(shí)諧振偏差系數(shù)大于所述臨界點(diǎn)時(shí)，控制切換至電阻型apf。

76、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)在容量受限的情況下，通過引入容量利用效率的概念，實(shí)現(xiàn)了有源濾波器類型的智能選擇和控制策略切換。通過結(jié)合電流型apf和電阻型apf的優(yōu)勢(shì)，本技術(shù)能夠根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際工況和容量狀況，動(dòng)態(tài)選擇治理效果更佳的apf類型，有效提升了諧振抑制能力。與傳統(tǒng)的單一類型apf優(yōu)化方法不同，本技術(shù)不僅提高了系統(tǒng)的諧振治理效率，還能夠在不增加設(shè)備容量的前提下，實(shí)現(xiàn)更高效的諧波補(bǔ)償和阻尼效果，從而提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性和電能質(zhì)量。此外，本技術(shù)的控制策略切換機(jī)制使得apf在不同運(yùn)行條件下具備更強(qiáng)的適應(yīng)性，進(jìn)一步減少了系統(tǒng)諧振的發(fā)生概率。