[发明专利]一种基于基波dq坐标系的PR谐波补偿方法

说明书

本发明公开了一种基于基波dq坐标系的PR谐波补偿方法。该方法为：设计基于离散域的高通数字滤波器，得到待补偿的高频谐波分量；确定各次待补偿的高频谐波分量在基波dq坐标系中的对应次数；以抑制异常峰值为目的，确定基波及谐波PR控制器的延时补偿相位；基于Nyquist图与(‑1,0j)的最近距离，设计基波PR控制器的比例系数，依据衰减系数设计谐波PR控制器的比例系数，根据基波及谐波PR控制器的比例系数确定基波及谐波PR控制器的谐振系数。本发明可以对高频谐波进行有效补偿，抑制电网电流的畸变，减少了PR控制器的数量，减轻了系统的运算负荷，并且避免了补偿电流超过APF电流容量的问题。

技术领域

本发明涉及新能源并网技术领域，特别是一种基于基波dq坐标系的PR谐波补偿方法。

背景技术

20世纪以来，随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭中的应用日益广泛，由此带来的谐波问题也日益严重。电力电子装置产生谐波，对公用电网的危害包括：①谐波使得电网中的元件产生附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率；②谐波影响各种电气设备的正常工作，使电机发生机械振动，使变压器局部严重过热，使绝缘老化等；③谐波会引起电网中局部的并联谐振与串联谐振，从而使得谐波放大，加剧谐波的危害；④谐波会导致继电保护和自动装置的误动作，并使电气测量仪表计量不准确。

以常见的非线性负载即三相桥式不可控整流装置为例，其谐波组成有如下规律：谐波次数为6k±1次(k＝1，2，3······)，其中6k+1为正序分量，6k-1为负序分量。谐波次数越高，谐波幅值越小。谐波与基波的关系是不确定的，负载越轻，则谐波越大，基波越小；滤波电感越大，则谐波越小，而基波越大。

为了减小谐波问题的危害，有源电力滤波器(APF)应运而生，为了避免补偿电流大于APF容量，从而影响补偿效果的问题，以及为了提高整个补偿系统的鲁棒性，比如系统可能会受到温度，气候等环境的影响，目前通常采用具有选择性补偿功能的APF设备进行谐波补偿，只需要对危害性较大的谐波进行补偿，从而避免了第一个问题；通过对各次谐波控制器的参数进行适当的调节以适应外界条件，可以有效地提高系统地鲁棒性。

选择性谐波补偿可以基于静止坐标系、各次谐波dq坐标系，也可以基于基波dq坐标系，但是就前两种坐标系而言，选择的补偿谐波越多，相应的控制器也越多，系统复杂性变强，运算负荷变大，而基于基波dq坐标系的选择性谐波补偿可以使得控制器数量减半，另外控制器可以选择PI控制器、PR控制器或VPI控制器，其中PI控制器在使用的过程中需要对dq量进行解耦，实现过程比较复杂，VPI又很难实现高频控制的稳定性，所以PR控制器是最优的选择。

目前为止，有关APF谐波补偿的设计，基本采用的是非选择性的谐波补偿技术，容易出现设备补偿容量不足以及鲁棒性较低的问题；另外多数补偿控制器在设计的时候都是基于各次谐波的dq坐标系或者静止坐标系，没有考虑到系统的复杂性及数字控制器的运算效率，对于控制的设计要么没有考虑系统延迟，要么延迟补偿不足，使得谐波补偿的时候出现闭环异常峰值，导致系统谐波补偿效果不良。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于基波dq坐标系的PR谐波补偿方法，能够对高频谐波进行有效补偿，并且能够避免补偿电流超过APF电流容量的问题。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种基于基波dq坐标系的PR谐波补偿方法，包括以下步骤：

步骤1、构建基于离散域的高通数字滤波器，得到待补偿的高频谐波分量；

步骤2、确定各次待补偿的高频谐波分量在基波dq坐标系中的相应次数；

步骤3、以抑制异常峰值为目的，确定基波及谐波PR控制器的延时补偿相位；