[发明专利]有源电力滤波器直流侧电压波动吸收电路的工作方法

说明书

本发明涉及电力技术应用领域,具体是涉及一种有效吸收有源电力滤波器直流侧电压波动、使得有源电力滤波器系统稳定运行的有源电力滤波器直流侧电压波动吸收电路的工作方法，包括有源电力滤波器系统、并联型有源电力滤波器系统的直流侧波动电路、各个直流侧波动补偿电路以及控制各个直流侧波动补偿电路的控制环电路，所述并联型有源电力滤波器系统包括并联的三相平衡电路、滤波电路以及非线性负载，其工作方法包括利用直流侧波动补偿电路电容的波动吸收有源电力滤波器系统的电压波动。

技术领域

本发明涉及电力技术应用领域,具体是涉及一种有源电力滤波器直流侧电压波动吸收电路的工作方法。

背景技术

常规的有源电力滤波器在补偿三相平衡的谐波负载时，直流侧波动很小，但随着有源电力滤波器的发展，对其补偿效果的要求也越来越高，因而有源电力滤波器需要在一定情况下，补偿负载无功、不平衡，此外三相四线制的分相控制，也要求有源电力滤波器具有不平衡补偿的能力。此时，有源电力滤波器正常工作时，不可避免的会出现直流侧电压脉动问题，对于非对称负载，此时直流侧电压脉动则会产生较大影响，有源电力滤波器控制中采用电流跟踪内环和直流侧电压外环控制的双环嵌套模式，直流电压外环的控制输出直接叠加在电流内环的给定上的控制方式无法起到直流侧电流抑制的效果，反而会在输出电流上叠加一个谐波的脉动，影响有源电力滤波器的补偿性能，严重时甚至造成有源电力滤波器装置的损坏。

如附图1所示，由于负载的不平衡性可能存在，则并联型有源电力滤波器系统对基波负序、零序，以及谐波进行补偿，不同电流的补偿将会对系统产生不同的影响。

为分析直流侧电压波动，可利用功率守恒分析交直流侧功率流动，此时由于LCL滤波器中的电容支路因流过高频纹波，在进行分析时可以忽略省去，故其等效电路如附图2所示：图中L是包含LCL滤波器电感以及变压器漏感在内的等效电感，R代表线路上电抗器、电容以及逆变器损耗的等效电阻，C_dc为电压源型逆变器直流母线的电容。vj(j＝a、b、c)是电网电压，ij(j＝a、b、c)为补偿电流，i_dc为直流侧电流。每一部分的瞬时功率为：

其中：

由于此时输出滤波器和等效电阻上消耗的能量较小，可以忽略，则有p₁≈p₃。由于并联型有源电力滤波器系统需补偿三相不平衡电流，由对称分量法可知，补偿的每一次谐波电流都可分为正负零序，即：

式中i_pk，i_nk，i_zk分别为k次谐波的正负零序电流有效值。下面分别就各次谐波的正负零序对直流侧波动的影响进行分析。

当输出电流为k次正序电流时，交流侧功率为：

由三相对称可知，式中含三相相角关系的一项三相总和必然为0，则三相正序电流引起的波动为每一次正序电流的叠加，则总功率波动为：

可知，基波正序的功率为一恒定功率，此时将引起直流侧电压往一固定方向偏离，该偏离可由直流侧稳压环注入反向功率消除。

特别的，当补偿的正序电流为无功时，此时基波正序电流引起的固定功率偏移量为0，即基波正序无功电流不引起直流侧变化。

因此，当补偿所有的正序电流时，直流侧上的电流应为：

由功率平衡可知，由正序电流引起的直流侧电压波动为：

同理，可以推出负序电流引起的直流侧电压波动为：