[发明专利]增强型有源电力滤波器及其控制策略

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术与电能质量治理研究领域，尤其涉及一种增强型有源电力滤波器及其控制策略。

背景技术

自上世纪70年代以来，节能与环保逐渐成为工业界关注的焦点之一。工业与生活领域中的大部分用电负荷除了消耗有功功率以外，还需要大量的无功功率，甚至产生谐波污染和冲击性功率，诸如此类的电能质量问题在轧钢、水泥、造纸、船舶、石油钻井、汽车装配等工业领域与高速铁路、城市地铁、电动汽车等公共交通领域中尤为明显。上述电能质量问题导致了大量的电能损耗，直接经济损失十分严重，且严重威胁了电网的安全稳定运行和用电负荷的正常运转。为了解决配电网中无功损耗与谐波污染等问题，配电网中大量使用了有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)。然而传统的APF仅适用于交流系统，且只能治理谐波、无功等稳态电能质量问题，而对于浪涌电流、暂态冲击、电压跌落等暂态电能质量问题则基本无效。然而由于大量负荷的随机性变化、间歇式能源的大规模接入以及雷电侵袭、操作干扰等，尤其是冲击性负荷的投切，导致了电力网络、配电系统、微型电网等系统中的暂态电能质量问题愈加显著，其导致的直接经济损失十分巨大，且严重威胁了电网的安全稳定运行和用电负荷的正常运转。特别是对电子、信息、精仪、医疗等电能质量敏感行业的影响十分严重。因此，暂态电能质量治理是一个急需解决的关键技术问题。

为了解决上述问题，本发明开发并公开了一种增强型的有源电力滤波器(Enhanced Active Power Filter,E-APF)。它继承了传统APF的所有功能，同时增强了对电流浪涌、暂态冲击、电压暂降等典型暂态电能质量问题的综合治理能力，并将应用范围拓展到了直流系统。E-APF有助于实现全面综合治理交流、直流系统中稳态、暂态电能质量问题，可全方位提高局域网的电能质量与安全稳定性，并减少经济损失。

发明内容

针对上述缺陷或不足，本发明的目的在于提供一种增强型有源电力滤波器及其控制策略，实现全面综合治理交流、直流系统中稳态、暂态电能质量问题，可全方位提高局域网的电能质量与安全稳定性，并减少经济损失。

为达到以上目的，本发明的技术方案为：

包括以下步骤：

1)对电网系统上电之后，初始化增强型有源电力滤波器的运行模式标示，使得增强型有源电力滤波器的运行模式标示S＝0；其中，增强型有源电力滤波器的运行模式标示S为0时，表示增强型有源电力滤波器的运行模式为暂态运行模式，增强型有源电力滤波器的运行模式标示S＝1时，表示增强型有源电力滤波器的运行模式为稳态运行模式；

2)实时采集负载电流信号，并对采集得到的负载电流信号进行滤波以及放大预处理；

3)实时查询当前增强型有源电力滤波器的运行模式标示S的值，获取当前增强型有源电力滤波器的运行模式；

4)当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S＝0时：

a、将预处理后的负载电流信号进行abc/dq变换，提取出负载电流的工频分量I；

b、将得到的工频分量I与设定的参考值I₀作差，得到差量ΔI；

将差量ΔI与预设的阈值I_BW对比，如果ΔI≤I_BW，则认为电网系统未发生暂态冲击，维持S＝0不变，继续执行稳态治理子系统，跳转第c步；如果ΔI>I_BW，则电网系统中发生了暂态冲击，中断此时的稳态治理子系统，设置增强型有源电力滤波器的运行模式标示S＝1，切换进入暂态治理子系统过程；

c、对进行abc/dq变换后的负载电流信号计算无功、负序、谐波电流的成分，合成控制指令，生成PWM信号，控制逆变器输出补偿电流；

5)当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S＝1时：增强型有源电力滤波器将切换进入暂态治理子系统。

当稳态治理子系统时，逆变器输出的补偿电流为i_c＝i_h+i_q，其中，i_h为谐波电流，i_q为基波无功电流。

所述暂态治理子系统过程包括以下步骤：