[发明专利]混合补偿系统及其适用的控制方法

说明书

本案为一种混合补偿系统，电连接于电网及负载间，包含：有源滤波器，产生输出电流，且包含开关电路，直流母线电容和滤波电感；无源滤波器，与有源滤波器并联连接；控制单元，包含：电压控制器，根据直流母线电容的电压与参考电压输出第一电流给定信号；无功电流检测器，根据采样电流和电网电压的基波相位信号产生第二电流给定信号；谐波电流补偿器，根据采样电流、电网电压基波相位信号与相位补偿信号产生第三电流给定信号；电流环控制器，根据第一至第三电流给定信号、输出电流与电网的电压信号产生控制信号；调制器，根据控制信号控制开关电路。

技术领域

本案为一种补偿系统，特别涉及一种混合了有源滤波器和无源滤波器的混合补偿系统及其适用的控制方法。

背景技术

为提高电能质量，与电网连接的电源设备中常使用有源滤波器来补偿与电源设备电连接的负载的无功和谐波。然为了降低系统成本，目前更使用混合补偿系统来补偿负载的无功和谐波，混合补偿系统包含并联工作的无源滤波器和有源滤波器，例如，若无源滤波器和有源滤波器按容量1：1配套，则和仅用有源滤波器相比，混合补偿系统可降低约30％的成本。

由于混合补偿系统的无源滤波器中的电容或容性负载会和电网上的电网阻抗形成谐振点，故为了抑制该谐振点，目前的做法为对有源滤波器进行对应的控制，以在混合补偿系统形成虚拟电阻来进行谐振点的抑制。然混合补偿系统的有源滤波器在谐振点的抑制控制上必须根据电网至负载间的采样电流来对应执行，使得目前混合补偿系统会因为电网至负载间的采样电流的采样点的位置不同及有源滤波器及无源滤波器的连接位置的不同而面临虽系统容易稳定但是补偿精度较低的缺点，或是面临虽补偿精度较高，但控制参数整定困难，稳定裕度小，且一但发生谐振，补偿效果反而更差的缺点。

有鉴于此，如何发展一种可改善上述现有技术缺点的混合补偿系统及其适用的控制方法，实为相关技术领域者目前所迫切需要解决的问题。

发明内容

本案的目的在于提供一种混合补偿系统及其适用的控制方法，其可使混合补偿系统获得更大的稳定裕度，即使混合补偿系统的参数变化，例如电容切入切出，或者电网阻抗变化等，也可通过设计合适的相位补偿信号，使得控制单元的控制参数无需调整也能保持混合补偿系统稳定，因此对电网和负载变化适应能力强，并且提高了电流补偿的精度。

为达上述的目的，本案提供一种混合补偿系统，电连接于电网及负载之间，其中混合补偿系统包含：有源滤波器，用以产生输出电流，且包含开关电路,直流母线电容和滤波电感；无源滤波器，与有源滤波器并联连接；以及控制单元，用以控制有源滤波器的运行，且包含：电压控制器，用以根据直流母线电容的母线电压与参考电压输出第一电流给定信号；第一无功电流检测器，用以根据采样电流和电网电压的基波相位信号产生第二电流给定信号，其中采样电流与流经电网及负载之间的电流成相关性；谐波电流补偿器，用以根据采样电流、基波相位信号以及至少一个相位补偿信号产生第三电流给定信号；电流环控制器，用以根据第一电流给定信号、第二电流给定信号、第三电流给定信号、有源滤波器的输出电流以及电网的电压信号产生控制信号；以及调制器，用以根据控制信号产生驱动信号，以控制开关电路动作，使有源滤波器产生并调整输出电流。

在上述的混合补偿系统中,采样电流包含第一采样电流，第一采样电流通过采集电网与混合补偿系统之间的电流获得。

在上述的混合补偿系统中，无源滤波器连接于有源滤波器与负载之间；采样电流包含第二采样电流，第二采样电流通过采集有源滤波器与无源滤波器之间的电流获得。

在上述的混合补偿系统中，至少一个相位补偿信号包含多个相位补偿信号，谐波电流补偿器用以接收采样电流、基波相位信号和多个相位补偿信号，并提取采样电流中的m至n次谐波以及根据多个相位补偿信号补偿m至n次谐波；其中m≥2，n≥m。