一種電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)及其虛擬阻抗綜合控制方法，本發(fā)明中的電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)主要包括經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的新型感應(yīng)濾波變壓器和與之連接的濾波支路；所述濾波支路包括單調(diào)諧濾波器組和串聯(lián)連接的諧波電流控制電壓源型逆變器。本發(fā)明根據(jù)現(xiàn)有濾波方法中未解決的技術(shù)問題以及存在的設(shè)備制造工藝難點(diǎn)，將電壓源型逆變器的電網(wǎng)諧振阻尼控制和濾波器零阻抗控制有機(jī)地相結(jié)合，一方面解決了因電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗參數(shù)變化而導(dǎo)致無源濾波設(shè)備性能下降的問題，另一方面可實(shí)現(xiàn)對(duì)無源濾波設(shè)備品質(zhì)因數(shù)的優(yōu)化控制以減少對(duì)設(shè)備生產(chǎn)工藝水平的依賴，使得單調(diào)諧濾波器的品質(zhì)因數(shù)滿足設(shè)計(jì)時(shí)的要求，從而進(jìn)一步改善了整體的濾波特性。
【專利說明】
一種電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及工業(yè)整流系統(tǒng)的諧波治理領(lǐng)域，特別是一種將網(wǎng)側(cè)諧振阻尼控制和無 源濾波裝置品質(zhì)因數(shù)控制相結(jié)合的電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)虛擬阻抗綜合控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]對(duì)于化工、冶金等尚耗能企業(yè)的供電系統(tǒng)而目，為提尚運(yùn)彳丁效率，節(jié)省投資成本， 一般采用晶閘管相控整流系統(tǒng)。由于此類電力電子器件固有的非線性特性，不可避免地會(huì) 導(dǎo)致一次側(cè)電流畸變率大、向網(wǎng)側(cè)注入的諧波電流超標(biāo)嚴(yán)重和功率因數(shù)低等電能質(zhì)量問 題。
[0003] 目前，在解決工業(yè)整流系統(tǒng)電能質(zhì)量問題方面，主要采取的措施有無源濾波技術(shù) 和有源濾波技術(shù)。在電網(wǎng)側(cè)加裝無源濾波裝置作為一種較為經(jīng)濟(jì)的選擇在工業(yè)整流領(lǐng)域中 得到了廣泛應(yīng)用，而無源濾波技術(shù)只能濾除特定次諧波，當(dāng)諧波源動(dòng)態(tài)變化時(shí)，濾波性能會(huì) 受到較大影響。另外，無源濾波技術(shù)存在濾波支路與系統(tǒng)阻抗發(fā)生諧振而使特定次諧波放 大的風(fēng)險(xiǎn)。采用有源電力濾波技術(shù)可對(duì)諧波電流進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤濾除，同時(shí)動(dòng)態(tài)地補(bǔ)償系統(tǒng) 所需要的無功功率，提高網(wǎng)側(cè)的功率因數(shù)。但大容量有源濾波器存在投資成本高，維護(hù)工作 量大等缺點(diǎn)，難以大面積推廣使用。
[0004] 近年來，一種能實(shí)現(xiàn)在諧波源處就近抑制的濾波方法-感應(yīng)濾波技術(shù)被相關(guān)學(xué)者 提出。該技術(shù)充分挖掘了整流變壓器的潛能，基于變壓器磁勢(shì)平衡原理，通過對(duì)變壓器繞組 阻抗參數(shù)的特殊設(shè)計(jì)，利用無源濾波裝置可使得諧波電流被抑制在變壓器的低壓側(cè)。該方 法有效縮短了諧波流通路徑，減少了諧波對(duì)變壓器造成的損耗。但是，值得注意的是，該方 法是基于無源濾波技術(shù)，因此仍會(huì)有發(fā)生諧振的風(fēng)險(xiǎn)，尤其是對(duì)于諧波背景電壓成分較重 的工業(yè)配電網(wǎng)，該方法對(duì)串聯(lián)諧振抑制能力較差。此外，由于感應(yīng)濾波技術(shù)對(duì)于濾波繞組和 單調(diào)諧濾波器的等值阻抗有著雙重零阻抗要求，變壓器繞組零阻抗可在變壓器設(shè)計(jì)中進(jìn)行 優(yōu)化，而針對(duì)采用單調(diào)諧濾波器的無源濾波設(shè)備，由于現(xiàn)有制造工藝限制、成本控制以及線 路阻抗的存在，盡管在設(shè)計(jì)與制造上已實(shí)現(xiàn)了電抗與電容的準(zhǔn)確調(diào)諧，濾波支路的等值阻 抗z fnw可能作為一個(gè)不為零的電阻而存在。經(jīng)過對(duì)電抗器生產(chǎn)廠家調(diào)研得知:倘若要使得 電抗器的內(nèi)阻下降十倍，成本價(jià)格將會(huì)上升同樣的十倍;并且低內(nèi)阻的電抗器需使用截面 積更大的線圈導(dǎo)線，這樣也增大了電抗器的構(gòu)造體積。因此，要想達(dá)到設(shè)計(jì)時(shí)的品質(zhì)因數(shù)， 設(shè)備的造價(jià)成本將變得高昂，占地面積也會(huì)變大。這對(duì)投資成本有著重考量的高耗能企業(yè) 而言，無疑為感應(yīng)濾波技術(shù)的實(shí)現(xiàn)與推廣增加了一定難度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，提供一種電力感應(yīng)濾波 系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，一方面消除電網(wǎng)系統(tǒng)阻抗對(duì)無源濾波效能的影響，減弱工 業(yè)配電網(wǎng)中的背景諧波成分對(duì)無源濾波設(shè)備倒灌作用；另一方面實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波支路品質(zhì)因數(shù) 的控制，使得在投資成本一定的情況下，對(duì)已完成制造的無源濾波裝置的阻抗進(jìn)行優(yōu)化以 實(shí)現(xiàn)濾波效果的進(jìn)一步改善。同時(shí)，新型感應(yīng)濾波變壓器還能解決工業(yè)整流負(fù)載所產(chǎn)生的 的諧波電流對(duì)其本身所造成的損耗與噪音等問題。
[0006] 本發(fā)明通過以下技術(shù)手段解決上述問題：
[0007] 一種電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，所述電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)包括工 業(yè)配電網(wǎng)、新型感應(yīng)濾波變壓器、工業(yè)整流負(fù)載、濾波支路、電流電壓傳感器；
[0008] 所述濾波支路包括無源濾波裝置和電壓源型逆變器，所述無源濾波裝置和所述電 壓源型逆變器通過所述電流電壓傳感器連接，所述新型感應(yīng)濾波變壓器采用三繞組式變壓 器，其網(wǎng)側(cè)繞組采用的是星型接線方式，通過系統(tǒng)阻抗與電網(wǎng)相連;所述新型感應(yīng)濾波變壓 器的兩個(gè)二次低壓繞組根據(jù)繞組間有無電的聯(lián)系，采用感應(yīng)型接線方式或自耦型接線方 式，所述無源濾波裝置由2組具有串聯(lián)諧振特性的單調(diào)諧濾波器組成；
[0009] 所述電壓源型逆變器采用兩電平拓?fù)?，其逆變器交流出口處電壓?yīng)滿足如下控制 規(guī)律：
[0010]
[0011] 其中，K為諧振阻尼控制系數(shù)，KRn為零阻抗控制系數(shù)，Is4PIfn分別是變壓器一次側(cè) 和濾波支路的諧波電流，V C是逆變器交流出口電壓；
[0012] 所述電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，通過調(diào)節(jié)零阻抗控制系數(shù)&"以 改變?yōu)V波繞組和無源濾波裝置的總阻抗值大小，使得其滿足實(shí)現(xiàn)感應(yīng)濾波的零阻抗條件， 即 Zsn+Zfr^o ;
[0013] 其中Z3n為新型感應(yīng)濾波變壓器濾波繞組的等效阻抗，Zfn為濾波支路等效阻抗。
[0014] 進(jìn)一步地，所述電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，具體包括如下步驟：
[0015] S1、控制電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的諧振阻尼，獲得第一輸出信號(hào)；
[0016] S2、控制電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的零阻抗，獲得第二輸出信號(hào)；
[0017] S3、控制電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的直流穩(wěn)壓，獲得第三輸出信號(hào)；
[0018] S4、將第一輸出信號(hào)、第二輸出信號(hào)、第三輸出信號(hào)相疊加獲得控制信號(hào)，控制信 號(hào)經(jīng)PWM調(diào)制為主電路提供脈沖信號(hào)。
[0019] 進(jìn)一步地，步驟S1中，具體包括如下步驟：
[0020] S11、采樣電網(wǎng)側(cè)a相電壓信號(hào)，通過鎖相環(huán)產(chǎn)生一個(gè)同步相位角，為控制電路提供 相位基準(zhǔn)；
[0021] S12、采樣電網(wǎng)側(cè)a、b、c三相電流信號(hào)經(jīng)過由基波電壓信號(hào)提供相位基準(zhǔn)的dq變換 和低通濾波器后，獲得兩組直流信號(hào)，再經(jīng)dq反變換轉(zhuǎn)化為abc坐標(biāo)系下的電流獲得基波， 與采樣的三相電流信號(hào)相減獲得諧波電流信號(hào)；
[0022] S13、將諧波電流信號(hào)乘以諧振阻尼控制系數(shù)獲得第一輸出信號(hào)。
[0023] 進(jìn)一步地，步驟S2中，具體包括如下步驟：
[0024] S21、采樣濾波支路a、b、c三相電流信號(hào)，經(jīng)過由五次諧波電壓信號(hào)提供相位基準(zhǔn) 的dq變換和低通濾波器之后，再由dq反變換獲得五次諧波電流，五次諧波電流乘以五次零 阻抗控制系數(shù)；
[0025] S22、采樣濾波支路a、b、c三相電流信號(hào)，經(jīng)過由七次諧波電壓信號(hào)提供相位基準(zhǔn) 的dq變換和低通濾波器之后，再由dq反變換獲得七次諧波電流，七次諧波電流乘以七次零 阻抗控制系數(shù)；
[0026] S23、將上述獲得的信號(hào)相疊加獲得第二輸出信號(hào)；
[0027] 進(jìn)一步地，步驟S3中，具體包括如下步驟：
[0028] S31、采樣逆變器直流電容電壓，與參考電壓相減經(jīng)PI控制器獲得穩(wěn)壓有功控制 量；
[0029] S32、根據(jù)變壓器接線方式的不同，由基波電壓相位基準(zhǔn)校準(zhǔn)獲得三相電壓?jiǎn)挝徽?弦信號(hào)；
[0030] S33、將穩(wěn)壓有功控制量與三相電壓?jiǎn)挝徽倚盘?hào)相乘獲得第三輸出信號(hào)。
[0031] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：
[0032] (1)、通過本發(fā)明控制部分中的諧振阻尼控制，相當(dāng)于在網(wǎng)側(cè)額外附加了一個(gè)值為 K的虛擬系統(tǒng)阻抗，而該虛擬電阻K的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原系統(tǒng)阻抗Ls，故其具有比常規(guī)無源濾波 系統(tǒng)更強(qiáng)的諧振阻尼能力；
[0033] (2)、通過本發(fā)明控制部分中的零阻抗控制，可以視為在濾波支路疊加了一個(gè)值為 KRn的虛擬電阻，調(diào)節(jié)KRn為負(fù)阻抗以實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波支路阻抗的調(diào)節(jié)，以達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的品質(zhì) 因數(shù)，同時(shí)，本控制可在保證濾波效果的情況下，減少對(duì)無源濾波設(shè)備制造工藝要求的依 賴，節(jié)省投資成本，并能使得電抗器的構(gòu)造體積縮小，節(jié)約占地空間，值得注意的是，本零阻 抗控制可脫離與上述諧振阻尼控制的疊加，單獨(dú)控制無源濾波設(shè)備使其準(zhǔn)確調(diào)諧在設(shè)計(jì)頻 率，以進(jìn)一步改善感應(yīng)濾波效果，而此時(shí)，逆變器僅承受極小的諧波電壓，對(duì)容量的要求更 低。
【附圖說明】
[0034] 圖1為本發(fā)明中的電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)原理圖（以低壓側(cè)感應(yīng)型接線為例）；
[0035] 圖2為本發(fā)明中的電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的低壓側(cè)繞組兩種可選接線形式的接線圖；
[0036] 圖3為本發(fā)明電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)虛擬阻抗綜合控制方法的諧振阻尼控制原理圖 (以低壓側(cè)感應(yīng)型接線為例）；
[0037] 圖4為本發(fā)明電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)虛擬阻抗綜合控制方法的零阻抗控制原理圖； [0038]圖5為本發(fā)明電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)虛擬阻抗綜合控制策略圖；
[0039] 圖6為本發(fā)明虛擬阻抗綜合控制的電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)變壓器兩種不同接線方式的 電壓相位關(guān)系圖。
[0040] 附圖標(biāo)記說明：
[0041 ] 1:工業(yè)配電網(wǎng)，2:新型感應(yīng)濾波變壓器，3:工業(yè)整流負(fù)載，4:無源濾波裝置，5:單 調(diào)諧濾波器組，6:電流電壓傳感器，7:電壓源型逆變器；
[0042] 8:低壓側(cè)繞組感應(yīng)型接線方式，9:低壓繞組自耦型接線方式；
[0043] 10:新型感應(yīng)濾波變壓器單相等值電路，11:非線性負(fù)荷單相等效電路，12:濾波支 路單相等值電路；
[0044] 13:諧振阻尼控制，14:零阻抗控制，15:直流穩(wěn)壓控制。
【具體實(shí)施方式】
[0045] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面將結(jié)合附圖和具體 的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明。需要指出的是，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā) 明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例，基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒 有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0046] 請(qǐng)參考圖1，圖中示出了一種電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)，以低壓側(cè)感應(yīng)型接線為例，包括 經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的新型感應(yīng)濾波變壓器2和濾波支路。所述濾波支路包括了無源濾波裝置4和 電壓源型逆變器7,所述無源濾波裝置4由調(diào)諧在5、7次諧波頻率的單調(diào)諧濾波器組5構(gòu)成， 所述電壓源型逆變器7還應(yīng)連接有控制電路，控制電路中所需的信號(hào)量由電流電壓傳感器6 米樣獲得。
[0047] 所述新型感應(yīng)濾波變壓器2網(wǎng)側(cè)繞組采用的是星型接線方式，通過系統(tǒng)阻抗Ls與 電網(wǎng)相連;二次低壓繞組中的負(fù)載繞組采用的是星型接線方式，與工業(yè)整流負(fù)載相連;二次 低壓繞組中的濾波繞組采用三角接線方式，三條濾波支路以星形連接的方式與濾波繞組相 連。通過對(duì)新型感應(yīng)濾波變壓器進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)可以使得二次低壓繞組中的濾波繞組的等值 阻抗接近于0。
[0048] 如圖2所示，本發(fā)明中的新型感應(yīng)濾波變壓器的兩個(gè)低壓繞組根據(jù)繞組間有無電 的聯(lián)系，可以采用感應(yīng)型8和自耦型9兩種接線方式。
[0049] 具體的，所述感應(yīng)型接線方式8為工業(yè)整流負(fù)載接于作為負(fù)載繞組的星形繞組上； 三條濾波支路并聯(lián)接于作為濾波繞組的角形繞組上。
[0050] 具體的，所述自耦型接線方式9為工業(yè)整流負(fù)載接于作為負(fù)載繞組的延邊繞組上； 三條濾波支路并聯(lián)接于延邊繞組與三角繞組的三個(gè)交點(diǎn)上，此時(shí)三角繞組作為了濾波繞 組。
[0051] 下面介紹本發(fā)明的諧振阻尼控制原理。
[0052] 圖3為本發(fā)明的單相等效電路（以低壓側(cè)感應(yīng)型接線為例），圖4為零阻抗控制原理 圖，圖5虛擬阻抗綜合控制原理圖。在圖5所示的控制原理下，電壓源型逆變器可以等效為一 個(gè)諧波電流控制型電壓源，交流端出口電壓為：
[0053]
(1)
[0054]其中，K為諧振阻尼控制系數(shù)(等效為串聯(lián)在網(wǎng)側(cè)的一個(gè)值為K的虛擬阻抗）；KRnS 零阻抗控制系數(shù)(等效為串聯(lián)在濾波支路的一個(gè)值為KRn的虛擬負(fù)阻抗）；1511和1&分別是變 壓器一次側(cè)(網(wǎng)側(cè))和濾波支路的諧波電流;V C是逆變器交流出口電壓。
[0055] 根據(jù)變壓器磁勢(shì)平衡原理、多繞組變壓器電壓傳遞公式、基爾霍夫電流、電壓定 理，可以推導(dǎo)出網(wǎng)側(cè)諧波電流的表達(dá)式：
[0056]
[0057] 其中，見、仏、詠分別為新型感應(yīng)濾波變壓器網(wǎng)側(cè)繞組、負(fù)載繞組、濾波繞組的匝數(shù)； Zs4PVSnS工業(yè)配電網(wǎng)的系統(tǒng)阻抗和背景諧波電壓;Zln和Z 3n為新型感應(yīng)濾波變壓器網(wǎng)側(cè)繞 組和濾波繞組的等效阻抗;Zfn為諧波頻率下無源濾波裝置的等效阻抗。
[0058]由式(2)可知，當(dāng)Z3n+Zfn = 0時(shí)，則（2)式中前項(xiàng)為0;而通過調(diào)節(jié)諧振阻尼控制系數(shù) K，能使得工業(yè)配電網(wǎng)中的背景諧波電壓得到很好的抑制。
[0059] 所述零阻抗控制原理如下：
[0060] 在第η次(n = 5、7)諧波頻率下，濾波支路的電壓如下：
[0061]
⑶
[0062] 其中，ωη為η次諧波頻率，Lfn和Cfn為η次單調(diào)諧濾波器的電抗和電容值，r fh為電抗 器以及線路內(nèi)阻。
[0063] 由于單調(diào)諧濾波器已準(zhǔn)確調(diào)諧在了η次諧波頻率，（3)式可進(jìn)一步簡(jiǎn)化為：
[0064] Vfn= (rfn+KRn) 1 lfn (4)
[0065] 此時(shí)，控制KRn = -rfn，可使得濾波支路上的電壓Vfr^O，意味著在該次諧波頻率下 的濾波支路的等效阻抗Zfn = 0。此時(shí)，單調(diào)諧濾波器的品質(zhì)因數(shù)將趨近于無窮大，其頻率選 擇性將變得更好。KRn在濾波支路視作一個(gè)虛擬負(fù)電阻，以實(shí)現(xiàn)濾波支路等效阻抗Z fn的零阻 抗控制。此外，也可以通過適當(dāng)調(diào)節(jié)零阻抗控制系數(shù)&"的值來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)時(shí)的品質(zhì)因數(shù)，以達(dá) 到最優(yōu)濾波效果。
[0066] 下面具體說明電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法。
[0067] 控制方法主要分為四個(gè)部分:諧振阻尼控制13、零阻抗控制14、直流穩(wěn)壓控制15和 信號(hào)調(diào)制。
[0068] (1)諧振阻尼控制
[0069] 1)、采樣電網(wǎng)側(cè)a相電壓信號(hào)，通過鎖相環(huán)產(chǎn)生一個(gè)同步相位角，為控制電路提供 相位基準(zhǔn)；
[0070] 2)、采樣電網(wǎng)側(cè)a、b、c三相電流信號(hào)經(jīng)過由基波電壓信號(hào)提供相位基準(zhǔn)的dq變換 和低通濾波器后，獲得兩組直流信號(hào)，再經(jīng)dq反變換轉(zhuǎn)化為abc坐標(biāo)系下的電流獲得基波， 與采樣的三相電流信號(hào)相減獲得諧波電流信號(hào)；
[0071] 3)、將諧波電流信號(hào)乘以諧振阻尼控制系數(shù)獲得輸出信號(hào)1。
[0072] (2)零阻抗控制
[0073] 1)、采樣濾波支路a、b、c三相電流信號(hào)，經(jīng)過由五次諧波電壓信號(hào)提供相位基準(zhǔn)的 dq變換和低通濾波器之后，再由dq反變換獲得五次諧波電流，五次諧波電流乘以五次零阻 抗控制系數(shù)；
[0074] 2)、采樣濾波支路a、b、c三相電流信號(hào)，經(jīng)過由七次諧波電壓信號(hào)提供相位基準(zhǔn)的 dq變換和低通濾波器之后，再由dq反變換獲得七次諧波電流，七次諧波電流乘以七次零阻 抗控制系數(shù)；
[0075] 3)、將上述兩步驟獲得的信號(hào)相疊加獲得輸出信號(hào)2。
[0076] (3)直流穩(wěn)壓控制
[0077] 1)、采樣逆變器直流電容電壓，與參考電壓相減經(jīng)PI控制器獲得穩(wěn)壓有功控制量；
[0078] 2)、根據(jù)變壓器接線方式的不同，由基波電壓相位基準(zhǔn)校準(zhǔn)獲得三相電壓?jiǎn)挝徽?弦信號(hào)；
[0079] 3)、將穩(wěn)壓有功控制量與三相電壓?jiǎn)挝徽倚盘?hào)相乘獲得輸出信號(hào)3。
[0080] (4)信號(hào)調(diào)制
[0081] 1)、將輸出信號(hào)1、輸出信號(hào)2、輸出信號(hào)3相疊加獲得控制信號(hào)。
[0082] 2)、控制信號(hào)經(jīng)PWM調(diào)制為主電路提供脈沖信號(hào)。
[0083] 圖6為本發(fā)明中新型感應(yīng)濾波變壓器可選的兩種接線方式的電壓相位關(guān)系圖，可 以看出在圖2所示的接線方式下，濾波繞組的電壓超前于網(wǎng)側(cè)繞組電壓的角度為Θ:。該角度 可用來確定上述控制方式中直流穩(wěn)壓控制輸出信號(hào)的校準(zhǔn)相位，穩(wěn)壓有功控制量需與濾波 支路的基波電流同相位。
[0084] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所具有的有益效果為：
[0085] (1)、通過本發(fā)明控制部分中的諧振阻尼控制，相當(dāng)于在網(wǎng)側(cè)額外附加了一個(gè)值為 K的虛擬系統(tǒng)阻抗，而該虛擬電阻K的值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于原系統(tǒng)阻抗Ls，故其具有比常規(guī)無源濾波 系統(tǒng)更強(qiáng)的諧振阻尼能力；
[0086] (2)、通過本發(fā)明控制部分中的零阻抗控制，可以視為在濾波支路疊加了一個(gè)值為 KRn的虛擬電阻，調(diào)節(jié)KRn為負(fù)阻抗以實(shí)現(xiàn)對(duì)濾波支路阻抗的調(diào)節(jié)，以達(dá)到設(shè)計(jì)所要求的品質(zhì) 因數(shù)，同時(shí)，本控制可在保證濾波效果的情況下，減少對(duì)無源濾波設(shè)備制造工藝要求的依 賴，節(jié)省投資成本，并能使得電抗器的構(gòu)造體積縮小，節(jié)約占地空間，值得注意的是，本零阻 抗控制可脫離與上述諧振阻尼控制的疊加，單獨(dú)控制無源濾波設(shè)備使其準(zhǔn)確調(diào)諧在設(shè)計(jì)頻 率，以進(jìn)一步改善感應(yīng)濾波效果，而此時(shí)，逆變器僅承受極小的諧波電壓，對(duì)容量的要求更 低。
[0087] 以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并 不能因此而理解為對(duì)本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員 來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保 護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，其特征在于，所述電力感應(yīng)濾波 系統(tǒng)包括工業(yè)配電網(wǎng)、新型感應(yīng)濾波變壓器、工業(yè)整流負(fù)載、濾波支路、電流電壓傳感器； 所述濾波支路包括無源濾波裝置和電壓源型逆變器，所述無源濾波裝置和所述電壓源 型逆變器通過所述電流電壓傳感器連接，所述新型感應(yīng)濾波變壓器采用三繞組式變壓器， 其網(wǎng)側(cè)繞組采用的是星型接線方式，通過系統(tǒng)阻抗與電網(wǎng)相連;所述新型感應(yīng)濾波變壓器 的兩個(gè)二次低壓繞組根據(jù)繞組間有無電的聯(lián)系，采用感應(yīng)型接線方式或自耦型接線方式， 所述無源濾波裝置由2組具有串聯(lián)諧振特性的單調(diào)諧濾波器組成； 所述電壓源型逆變器采用兩電平拓?fù)洌淠孀兤鹘涣鞒隹谔庪妷簯?yīng)滿足如下控制規(guī) 律：其中，K為諧振阻尼控制系數(shù)，KRn為零阻抗控制系數(shù)，is4Pifn分別是變壓器一次側(cè)和濾 波支路的諧波電流，Vc是逆變器交流出口電壓； 所述電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，通過調(diào)節(jié)零阻抗控制系數(shù)KRn以改變 濾波繞組和無源濾波裝置的總阻抗值大小，使得其滿足實(shí)現(xiàn)感應(yīng)濾波的零阻抗條件，即Z3n+ Zfn^O； 其中Z3n為新型感應(yīng)濾波變壓器濾波繞組的等效阻抗，&"為濾波支路等效阻抗。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，其特征在于，所 述電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，具體包括如下步驟： 51、 控制電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的諧振阻尼，獲得第一輸出信號(hào)； 52、 控制電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的零阻抗，獲得第二輸出信號(hào)； 53、 控制電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的直流穩(wěn)壓，獲得第三輸出信號(hào)； 54、 將第一輸出信號(hào)、第二輸出信號(hào)、第三輸出信號(hào)相疊加獲得控制信號(hào)，控制信號(hào)經(jīng) PffM調(diào)制為主電路提供脈沖信號(hào)。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，其特征在于，步 驟Sl中，具體包括如下步驟： 511、 采樣電網(wǎng)側(cè)a相電壓信號(hào)，通過鎖相環(huán)產(chǎn)生一個(gè)同步相位角，為控制電路提供相位 基準(zhǔn)； 512、 采樣電網(wǎng)側(cè)a、b、c三相電流信號(hào)經(jīng)過由基波電壓信號(hào)提供相位基準(zhǔn)的dq變換和低 通濾波器后，獲得兩組直流信號(hào)，再經(jīng)dq反變換轉(zhuǎn)化為abc坐標(biāo)系下的電流獲得基波，與采 樣的三相電流信號(hào)相減獲得諧波電流信號(hào)； 513、 將諧波電流信號(hào)乘以諧振阻尼控制系數(shù)獲得第一輸出信號(hào)。4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，其特征在于，步 驟S2中，具體包括如下步驟： 521、 采樣濾波支路a、b、c三相電流信號(hào)，經(jīng)過由五次諧波電壓信號(hào)提供相位基準(zhǔn)的dq 變換和低通濾波器之后，再由dq反變換獲得五次諧波電流，五次諧波電流乘以五次零阻抗 控制系數(shù)； 522、 采樣濾波支路a、b、c三相電流信號(hào)，經(jīng)過由七次諧波電壓信號(hào)提供相位基準(zhǔn)的dq 變換和低通濾波器之后，再由dq反變換獲得七次諧波電流，七次諧波電流乘以七次零阻抗 控制系數(shù)； S23、將上述獲得的信號(hào)相疊加獲得第二輸出信號(hào)。5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電力感應(yīng)濾波系統(tǒng)的虛擬阻抗綜合控制方法，其特征在于，步 驟S3中，具體包括如下步驟： 531、 采樣逆變器直流電容電壓，與參考電壓相減經(jīng)PI控制器獲得穩(wěn)壓有功控制量； 532、 根據(jù)變壓器接線方式的不同，由基波電壓相位基準(zhǔn)校準(zhǔn)獲得三相電壓?jiǎn)挝徽倚?號(hào)； 533、 將穩(wěn)壓有功控制量與三相電壓?jiǎn)挝徽倚盘?hào)相乘獲得第三輸出信號(hào)。
【文檔編號(hào)】H01F27/28GK105932678SQ201610396960
【公開日】2016年9月7日
【申請(qǐng)日】2016年6月7日
【發(fā)明人】李勇, 劉乾易, 胡斯佳, 羅隆福, 曹家, 曹一家
【申請(qǐng)人】湖南大學(xué)