[发明专利]判断有源电力滤波器系统稳定性的方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及有源电力滤波器系统，更具体地说，涉及一种判断有源电力滤波器系统稳定性的方法及系统。

背景技术

随着现代工业技术的发展，电力系统中的各种电力电子开关装置越来越多。这些电力电子装置的开关动作会向电网注入大量的谐波分量，导致交流电网中电压和电流波形严重畸变。电能质量的下降直接影响着供电、用电设备的安全运行。有源电力滤波器系统是抑制电网谐波的一种有效工具。

图1为有源电力滤波器系统框图，图中，i_Load代表负载电流，i_s为电源电流，U_s为电源电压，i_sf为负载电流的基波分量，i_sh为负载电流的谐波分量。当负载为非线性负载时，负载电流i_Load中会含有大量的谐波。

图2为有源电力滤波器未开启时电网电源电压和电源电流波形图，此时，电源电流i_s等于负载电流i_Load，其中，电源电流i_s如图2中的实线所示，源电压U_s如图2中的虚线所示。

图3为有源电力滤波器开启时电网电源电压和电源电流波形图，如图3所示，电源电流i_s如图中的实线所示，源电压U_s如图中的虚线所示，当有源电力滤波器开启时，源电流i_s变为了正弦电流。

图4为有源电力滤波器系统的结构示意图，如图4所示，系统包括电源、非线性负载、负载电流检测装置CT1和有源电力滤波器200，其中，非线性负载为谐波源，负载电流检测装置CT1通常是电流互感器，或者是霍尔电流传感器。电源电流i_s、负载电流i_load和有源电力滤波器的输出电流i_Apf之间满足公式：i_s＝i_Load-i_Apf。在有源电力滤波器200中，有源电力滤波器的输出电流检测装置CT2，通常是电流互感器，或者是霍尔电流传感器；谐波检测算法单元G1，获取负载电流中的谐波电流，例如利用快速傅立叶转换(FFT)算法，或者瞬时无功算法；输出电流控制算法单元G2，控制有源电力滤波器的输出电流跟踪谐波电流给定，输出电流控制算法单元G2可以是PI调节器，或者滞环电流控制器等；PWM为逆变器的驱动信号。

当图4中所示的非线性负载(谐波源)内部包含电容、电感等器件，而且电源内部阻抗足够大时，图4所示的系统就存在稳定性问题。现有的判断有源电力滤波器系统的稳定性的方法是通过系统建模来实现的，此时需要知道有源电力滤波器系统中的各种参数，如电源的进线电抗、负载的电容、电抗和负载的模型等，对于一个复杂的配电网络，这些信息很多都是不可测量的，所以现有的判断有源电力滤波器系统的稳定性的方法的可行性不高，无法对有源电力滤波器系统的稳定性进行灵敏、准确地判断。

发明内容

本发明针对现有技术的上述缺陷，提供一种可行性高且能够灵敏、准确地判断有源电力滤波器系统稳定性的方法及系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种判断有源电力滤波器系统稳定性的方法，包括以下步骤：

S1、同时检测有源电力滤波器系统的输出电流i_Apf、负载电流i_Load以及电源电流i_s中的至少两个电流；

S2、分别计算出检测到的至少两个电流的第k次谐波的相位，其中k＝2，3，...，N，N为自然数；

S3、将计算出的至少两个电流的第k次谐波的相位中的任意两个相减以得到相位差；

S4、将得到的所述相位差取绝对值后与参考值比较，若所述相位差的绝对值大于所述参考值，则输出有源电力滤波器系统不稳定的比较结果，若所述相位差的绝对值小于或等于所述参考值，则输出有源电力滤波器系统稳定的比较结果；

当输出多个所述比较结果时，根据多个所述比较结果确定最终判断有源电力滤波器系统是否稳定的比较结果。

优选地，当输出多个所述比较结果时，采用逻辑或或者逻辑与来处理多个所述比较结果以确定最终判断有源电力滤波器系统是否稳定的比较结果。

优选地，当输出多个所述比较结果时，对多个所述比较结果进行加权求平均以确定最终判断有源电力滤波器系统是否稳定的比较结果。

优选地，在步骤S2中，利用快速傅立叶变换来计算检测到的至少两个电流的第k次谐波的相位；