[发明专利]一种容性负载的抑制并联谐振自适应补偿控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种容性负载的抑制并联谐振自适应补偿控制方法。

背景技术

近年来，由于电力电子技术的飞速发展，各种电力电子变流装置在电力系统、工业、交通及家庭中的应用日益广泛，给电力系统带来了大量的谐波污染。为了提高电力系统的功率因数，电力系统通常会配置TSC型无功补偿装置，同时很多用电装置为了提高装置自身的功率功率因数，装置也会在内部配置电容器提高功率因数，如变频器，充电站中的充电机等，可以将这些电容等效为配电系统中有大量的分布式容性负载。由于非线性负荷谐波频谱含量丰富，各次谐波均有可能存在，导致系统中存在容性负载时易发生并联及谐波放大。并联有源滤波装置在含容性负载的配电网中进行谐波补偿时，由于并联谐振及谐波放大，使得有源滤波装置不能正常工作或谐波补偿率低，补偿效果不好。

目前，市场上大多数有源滤波装置对于接入系统方式、补偿负荷类型都作了一定要求，一般都要求按图1所示接入系统，要求无功补偿电容C接在有源滤波装置接入系统的公共连接点PCC点之前，要求滤波装置的采样电流不能含有电容电流i_C。参见图2、图3所示的接入系统方式，有源滤波装置不能稳定运行，存在控制上的不足，导致其应用上的局限性。参见图4，图4是常规有源滤波装置应用时因系统发生并联谐振而导致有源滤波装置不能稳定运行的分析原理图，X_S为从公共连接点以上的系统等效短路阻抗、X_C及R为负荷，I_h为谐波源，当含有X_S与X_C的谐振频率谐波成分时，X_S与X_C及R发生并联谐振。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种容性负载的抑制并联谐振的自适应补偿控制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种容性负载的抑制并联谐振自适应补偿控制方法，

步骤一、采集单元采集电流电压信号，并对电压信号进行锁相；并对系统电流i_S、负载电流i_l、装置输出电流i_apf分别进行FFT分析；

步骤二、对步骤一的系统电流i_S、负载电流i_l、装置输出电流i_apf分析结果进行判断，对以上三值分别进行FFT及IFFT变换后可得各次谐波，对于h次谐波，应满足下式：i_sh＝i_lh+i_apfh，即电源侧某频次谐波近似为负载侧与滤波输出侧之和。倘若i_sh<<i_lh+i_apfh，即电源侧某频次远小于负载侧与滤波输出侧之和，判定此次谐波因容性负载原因发生谐波放大或谐振，得出谐波放大频次h；

步骤三、FPGA控制器将检测判断结果存入内部自建的双口RAM，同时给DSP主控制器发同步时序信号，DSP主控制器收到同步时序信号后读取双口RAM中的处理数据；

步骤四、根据系统电压U_S、负载电流i_l，及步骤二中判断出的放大谐波次数h计算出负荷等效阻抗Z_l、公共连接点上端的系统等效短路阻抗X_S；

步骤五、当系统发生谐波放大或谐振时，通常在系统中串入电抗器改变系统阻抗从而改变系统谐振频次、系统谐振点或谐波放大次数，使系统特征次谐波中不包含谐振频次谐波分量，根据阻抗对偶原理，在系统中串入电抗等效为在系统中并入电容。本发明采用虚拟阻抗来实现，通过并联有源电力滤波装置在自身容量容许的条件前，产生容性无功电流，该容性无功电流等效为在负载中串入一个电感，以改变系统谐振点；

步骤六、根据步骤五的等效虚拟阻抗改变系统谐振频次，有源电力滤波装置的目标补偿电流不包含系统谐振频次成分谐波，使系统滤波装置能稳定正常工作。

作为上述方案的进一步优化，步骤二中的判断方法为：对系统电流i_S、负载电流i_l、装置输出电流i_apf进行FFT、IFFT变换得各次谐波，对同一频次谐波进行三个检测位置比较，设h次应满足下式：i_sh＝i_lh+i_apfh，即电源侧某频次为负载侧与滤波输出侧之和；