一種有源電力濾波器補(bǔ)償策略和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力電子領(lǐng)域和電力系統(tǒng)領(lǐng)域，具體涉及一種有源電力濾波器補(bǔ)償策 略和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 眾所周知，隨著電力電子器件在電網(wǎng)中廣泛使用，諧波污染已然成為一個(gè)很嚴(yán)峻 的問題，有源電力濾波器的出現(xiàn)很好的解決電網(wǎng)諧波問題。有源濾波裝置的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是多 種多樣的，其中研究和應(yīng)用比較多是電容中點(diǎn)法的三橋臂結(jié)構(gòu)和四橋臂結(jié)構(gòu)。四橋臂結(jié)構(gòu) 相對(duì)于三橋臂的優(yōu)勢(shì)是可以獨(dú)立控制各個(gè)橋臂，且直流電壓利用率更高一些，但劣勢(shì)是N 橋臂上多了一對(duì)開關(guān)器件，且該器件的額定容量是其它橋臂的3倍左右，導(dǎo)致成本大大增 加。目前工業(yè)上應(yīng)用比較多的是基于電容中點(diǎn)法三橋壁結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償裝置。
[0003] 面對(duì)復(fù)雜且多樣化的電力工業(yè)環(huán)境，有源電力濾波器的補(bǔ)償容量也是多種多樣， 有源電力濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)歷了從單一化到多重化的發(fā)展。針對(duì)大功率非線性負(fù)荷和無(wú) 功負(fù)荷，有源電力濾波器必須具有較大的補(bǔ)償容量，才能很好地進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制。 考慮到補(bǔ)償容量和開關(guān)速度之間的矛盾問題，現(xiàn)在大都采用并聯(lián)型多重化的有源電力濾波 器，該結(jié)構(gòu)中功率開關(guān)器件以交互錯(cuò)開的方式來成倍地提高器件的等效開關(guān)頻率。
[0004] 配電網(wǎng)中出現(xiàn)電壓暫降和電壓上升一定程度的時(shí)候，有源電力濾波器就進(jìn)入離網(wǎng) 模式，這就大大影響了補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)的補(bǔ)償性能。電網(wǎng)中的負(fù)荷可以模擬成金字塔結(jié)構(gòu)， 底端是對(duì)于電能質(zhì)量要求不太高的大多數(shù)負(fù)荷，頂端是對(duì)于電能質(zhì)量要求最高的少數(shù)負(fù) 荷，補(bǔ)償裝置應(yīng)該滿足電力用戶多樣化的電能質(zhì)量需求。對(duì)于頂端負(fù)荷或者敏感負(fù)荷，無(wú)論 在什么情況下都需要優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量。普通的有源電力濾波器一般只用來補(bǔ)償諧波電流和 無(wú)功電流，如果配電網(wǎng)出現(xiàn)過電壓或者電壓暫降時(shí)，有源電力濾波器就進(jìn)入離網(wǎng)模式，此時(shí) 諧波電流和無(wú)功電流將會(huì)干擾敏感負(fù)荷的正常工作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 摶術(shù)問題
[0006] 有鑒于此，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提供一種針對(duì)不同的電網(wǎng)電壓狀態(tài)進(jìn)行 不同模式補(bǔ)償?shù)挠性措娏V波器補(bǔ)償策略和裝置。
[0007] 解決方案
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，發(fā)明人在研究了電網(wǎng)電壓變化的特點(diǎn)后，創(chuàng)造性的提出 了針對(duì)不同電壓狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)切換補(bǔ)償模式的控制策略，把不同的控制方法有機(jī)地結(jié)合起 來，形成一種復(fù)合控制策略。在補(bǔ)償非線性負(fù)荷和無(wú)功負(fù)荷的同時(shí)，也可以補(bǔ)償電網(wǎng)的電壓 暫降和電壓畸變問題。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，提供了一種有源電力濾波器的控制策略，包括：S101 :判 斷電網(wǎng)電壓是否正常，若正常，進(jìn)入步驟S102,若不正常，進(jìn)入步驟S103 ;S102 :通過將串聯(lián) 接入電網(wǎng)的第一電抗器和第二電抗器分別短接來選擇APF補(bǔ)償模式；S103 :通過將串聯(lián)接 入電網(wǎng)的第一電抗器和第二電抗器分別接入電路來選擇APF-VB補(bǔ)償模式。
[0010] 對(duì)于上述控制策略，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述不正常的情況包括電壓出現(xiàn) 帶有相角跳變電壓暫降的情況或出現(xiàn)電壓畸變的情況或電壓上升的幅值超過預(yù)設(shè)值。
[0011] 對(duì)于上述控制策略，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述APF補(bǔ)償模式對(duì)電網(wǎng)中非線 性和無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償。
[0012] 對(duì)于上述控制策略，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述APF-VB補(bǔ)償模式對(duì)電網(wǎng)中非 線性和無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償?shù)耐瑫r(shí)，對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行補(bǔ)償。
[0013] 對(duì)于上述控制策略，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，還進(jìn)一步包括通過將串聯(lián)接入配 電網(wǎng)的第一電抗器短接來補(bǔ)償畸變電流。
[0014] 為了解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，提供了一種有源電力濾波器 補(bǔ)償裝置，包括：電網(wǎng)電壓檢測(cè)單元連接于電網(wǎng)，所述電網(wǎng)電壓檢測(cè)單元用于檢測(cè)電網(wǎng)電壓 是否正常；補(bǔ)償模式選擇單元連接于所述電網(wǎng)電壓檢測(cè)單元，所述補(bǔ)償模式選擇單元用于 根據(jù)所述電網(wǎng)電壓檢測(cè)單元的檢測(cè)結(jié)果選擇不同的補(bǔ)償模式；所述補(bǔ)償模式選擇單元包括 兩個(gè)斷路器，通過接入或者斷開電抗器來實(shí)現(xiàn)不同補(bǔ)償模式。
[0015] 對(duì)于上述補(bǔ)償裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，補(bǔ)償模式分為APF補(bǔ)償模式和 APF-VB補(bǔ)償模式，具體描述如下：
[0016] 所述APF補(bǔ)償模式，在電網(wǎng)電壓正常的情況下對(duì)電網(wǎng)中非線性和無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ) 償；
[0017] 所述APF-VB補(bǔ)償模式，在電網(wǎng)電壓出現(xiàn)包括相角跳變?cè)趦?nèi)的電壓暫降、電壓上升 以及電壓畸變的情況下對(duì)電網(wǎng)電壓進(jìn)行補(bǔ)償，并且對(duì)電網(wǎng)中非線性和無(wú)功負(fù)荷進(jìn)行補(bǔ)償。
[0018] 對(duì)于上述控制裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述APF補(bǔ)償模式補(bǔ)償諧波電流 和無(wú)功電流；
[0019] 所述APF-VB補(bǔ)償模式在補(bǔ)償諧波電流和無(wú)功電流的同時(shí)，補(bǔ)償電網(wǎng)中的異常電 壓。
[0020] 對(duì)于上述控制裝置，在一種可能的實(shí)現(xiàn)方式中，所述異常電壓包括電壓暫降、電壓 上升以及電壓畸變。
[0021] 有益效果
[0022] 通過優(yōu)化多重化有源電力濾波器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的基于多重化結(jié) 構(gòu)有源電力濾波器的控制策略和裝置能夠在補(bǔ)償諧波電流和無(wú)功電流的同時(shí)，也可以補(bǔ)償 電網(wǎng)的電壓暫降、電壓上升以及電壓畸變等。
[0023] 根據(jù)下面參考附圖對(duì)示例性實(shí)施例的詳細(xì)說明，本發(fā)明的創(chuàng)新特征一目了然。
【附圖說明】
[0024] 包含在說明書中并且構(gòu)成說明書的一部分附圖與說明書一起示出了本發(fā)明的示 例性實(shí)施例、特征以及其它方面，并且用于解釋本發(fā)明的原理。
[0025] 圖1示出本發(fā)明的主電路接線圖。
[0026] 圖2示出本發(fā)明APF模式單相等效電路圖。
[0027] 圖3示出本發(fā)明帶有相角跳變電壓暫降補(bǔ)償方式。
[0028] 圖4示出本發(fā)明基于諧振式PLL的諧波電流檢測(cè)法。
[0029] 圖5示出本發(fā)明APF補(bǔ)償原理圖。
[0030] 圖6示出本發(fā)明補(bǔ)償方式和傳統(tǒng)方式對(duì)比。
[0031] 圖7示出本發(fā)明變流器1補(bǔ)償原理圖。
[0032] 圖8示出本發(fā)明變流器3控制原理圖。
[0033] 圖9不出本發(fā)明電壓畸變時(shí)補(bǔ)償方式。
[0034] 圖10不出本發(fā)明控制策略流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 以下將參考附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的各種示例性實(shí)施例、特征和方面。附圖中相同 的附圖標(biāo)記表示功能相同或相似的元件。雖然在附圖中示出了實(shí)施例的各種方面，但除非 特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0036] 在這里的專用詞"示例性"意為"用作例子、實(shí)施例或說明性"。這里作為"示例性" 所說明的任何實(shí)施例不必解釋為優(yōu)于或好于其它實(shí)施例。
[0037] 另外，為了更好的說明本發(fā)明，在下文的【具體實(shí)施方式】中給出了眾多的具體細(xì)節(jié)。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，沒有某些具體細(xì)節(jié)，本發(fā)明同樣可以實(shí)施。在一些實(shí)例中，對(duì)于 本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細(xì)描述，以便于凸顯本發(fā)明的主旨。
[0038] 基于上述提出的問題，本發(fā)明公開了一種基于多重化結(jié)構(gòu)有源電力濾波器的控 制策略，該策略集成了有源電力濾波器（Active Power Filter，APF)和動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器 (Dynamic Voltage Restorer, DVR)裝置的補(bǔ)償特點(diǎn)。即在補(bǔ)償諧波電流和無(wú)功電流的同 時(shí)，也可以補(bǔ)償電網(wǎng)的電壓暫降和電壓畸變問題。把不同的控制方法有機(jī)地結(jié)合起來，形成 一種復(fù)合控制策略。
[0039] 本發(fā)明提出的基于多重化結(jié)構(gòu)有源電力濾波器的控制策略分為兩種模式： APF(Active Power Filter)模式和 APF_VB(Active Power Filter-Voltage Balance)模 式。
[0040] APF模式：如果配電網(wǎng)電壓沒有出現(xiàn)異常，APF補(bǔ)償裝置處于諧波和無(wú)功補(bǔ)償模 式，如圖1中電感Ll和L2都沒有接入電網(wǎng)，補(bǔ)償單相等效電路圖如圖2所示，圖中V s是配 電網(wǎng)電壓，Is是并網(wǎng)電流，I lciad是負(fù)載電流，i hl、ih2和i q3是補(bǔ)償?shù)闹C波電流和無(wú)功電流，Z 非線性矛口 Z敏感 是非線性和敏感負(fù)載。
[0041] APF-VB模式：如果配電網(wǎng)電壓出現(xiàn)電壓故障，APF補(bǔ)償裝置在補(bǔ)償諧波和無(wú)功電 流的同時(shí)，還要補(bǔ)償配電網(wǎng)電壓的異常情況。而電壓暫降的同時(shí)常常伴隨相角的跳變，這會(huì) 嚴(yán)重影響到對(duì)相位比較敏感的負(fù)荷。假設(shè)配電網(wǎng)電壓出現(xiàn)電壓暫降情況，且電壓相角發(fā)生 了跳變，圖1中的電感Ll和L2都要接入電網(wǎng)，補(bǔ)償單相等效電路圖如圖3所示。
[0042] 實(shí)施例
[0043] 圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的基于多重化結(jié)構(gòu)有源電力濾波器的控制設(shè)備的 主電路接線圖。如圖1所示，電感Ll和L2(即電抗器）通過斷路器串聯(lián)接入配電網(wǎng)中。配 電網(wǎng)電壓正常時(shí)，電感Ll和L2沒有接入電網(wǎng)，即APF模式；當(dāng)配電網(wǎng)電壓出現(xiàn)異常時(shí)，電感 Ll和L2的會(huì)按照本發(fā)明提出的控制策略來接入電網(wǎng)，即APF-VB模式。
[0044] 1)配電