[发明专利]高压级联H桥式SVG直流脉动自适应滤波方法

说明书

本公开提出了一种高压级联H桥式SVG直流脉动自适应滤波方法，用于将电网中设置的高压级联H桥式SVG的直流电容电压反馈信号的脉动分量滤除。该自适应滤波方法包括：跟踪并获取所述电网的电网实时频率；根据获取的电网实时频率，对直流电容电压进行滞后采样以获取滞后采样直流电容电压；以及基于获取的滞后采样直流电容电压，将直流电容电压反馈信号的脉动分量滤除，以获得滤除二倍频脉动分量后的直流电容电压。该方法设计简单，易于工程实现；在前馈补偿(消除)二倍频电压波动的过程中，对其他高次谐波也具有同时覆盖补偿(消除)的作用。

技术领域

本公开涉及电力电子无功补偿技术领域，更具体的，涉及一种高压级联H桥式SVG直流脉动自适应滤波方法。

背景技术

电力系统中存在的无功与谐波可能增加电网损耗、降低功率因数、影响系统稳定性，无功与谐波带来的这些危害是目前电能质量治理的主要问题。因此在国家建设坚强智能电网的背景下，通过无功补偿谐波治理来有效治理系统中的无功和谐波，对电网安全、稳定、高效运行具有重要意义。

静止同步补偿器(Static Var Generator，以下称“SVG”)是一种先进的无功补偿装置，能够有效地解决中高压配电网的功率因数和电压稳定等电能质量问题。与传统无功补偿装置相比，SVG具有调节连续、谐波小、损耗低、运行范围宽、可靠性高、调节速度快等优点，其中级联H桥SVG输出电压谐波含量小，易于多电平设计及模块化技术，多适用于中高压大功率场合。

当采用SVG补偿电网无功时，流入系统各相的瞬时有功功率包含二倍于电网频率变化的正弦分量，因而各个级联功率模块的直流母线电压中会包含二倍频的电压波动，其电压波动幅值与SVG输出无功电流幅值成正比。在一定电容容量下，基于策略算法的电压平衡控制方法虽然能够调节级联SVG各桥单元电容电压保持平衡，但无法抑制各桥单元电容电压的二倍频波动。

若不对这种二倍频脉动加以处理，那么该二倍频脉动可能会作为反馈量而被耦合到SVG系统的控制回路中，导致SVG输出高次谐波电流，从而严重影响SVG输出的电流质量及其无功补偿效果。

目前，可以通过增大电容容量来减小二倍频脉动，但是这样会增加系统成本和体积。而另一方面，现有的滤波方法，例如基于低通滤波(LPF)的方法(低通滤波方法)以及基于传统固定参数的陷波滤波器的方法(陷波滤波方法)等因其各自的局限性，无法满足动态响应性能和稳态滤波效果等方面的要求。具体地，低通滤波方法的设计较为困难，虽然通过设置较低的LPF截止频率可以更好地抑制二倍频波动引起的输出高次谐波，但是却会相应降低系统的动态响应速度；而陷波滤波方法的设计复杂，且在电网频率波动时，由于中心频率不能变化，而导致滤波效果较差。

发明内容

为了解决上述技术问题，本公开提出一种高压级联H桥式SVG直流脉动自适应滤波方法。能够快速精准的滤除直流电压反馈信号中的二倍频分量，仅对直流母线电压的直流分量进行闭环控制，以避免二倍频波动对SVG输出的负面影响。

为实现上述目的，采用了如下技术方案：

设计了一种频率自适应前馈补偿滤波器，根据二倍频电压脉动分量的周期和互补特性，利用前一个周期的脉动信号前馈补偿(消除)本周期的电压脉动分量，以提高滤波器的动态响应速度；用锁相环的输出频率自动调整前馈信号的采样延时周期，实现频率变化时，自适应消除SVG直流母线电压反馈信号的二倍频波动，仅对直流母线电压的直流分量进行闭环控制，以避免二倍频波动对SVG输出的负面影响。此外该方法在前馈补偿(消除)二倍频电压波动的过程中，对其他高次谐波也同时覆盖补偿(消除)的作用。