主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法及系統(tǒng)，該方法包括：從電流差值中提取出以直流量表示的各次諧波電流；為所述各次諧波電流設(shè)置比例積分PI控制參數(shù)；對(duì)所述各次諧波電流進(jìn)行綜合解耦；根據(jù)對(duì)應(yīng)PI控制參數(shù)對(duì)解耦后的各次諧波電流進(jìn)行PI控制，獲取各次諧波電流的PI控制輸出。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了各次諧波電流的理想控制，具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、穩(wěn)態(tài)無(wú)差的特點(diǎn)，尤其是通過(guò)設(shè)置各次諧波的PI控制參數(shù)獨(dú)立控制各次諧波電流，實(shí)現(xiàn)了諧波電流的優(yōu)化控制。本發(fā)明在控制量變化劇烈的場(chǎng)合具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制技術(shù)，尤其是涉及一種主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今電力系統(tǒng)電能質(zhì)量日益受到關(guān)注。一方面電力電子設(shè)備的大量使用和非線(xiàn)性負(fù)載的不斷增加向電網(wǎng)注入大量的諧波及無(wú)功電流，極大的惡化了電網(wǎng)電能質(zhì)量；另一方面這些電力電子設(shè)備和負(fù)載的正常、穩(wěn)定以及高效運(yùn)行則需要電網(wǎng)提供高效優(yōu)質(zhì)的電能質(zhì)量。在電網(wǎng)污染日益嚴(yán)重的情況下，電網(wǎng)電能質(zhì)量的問(wèn)題具有十分重要的意義，電力系統(tǒng)的諧波含量是衡量電能質(zhì)量的一項(xiàng)重要指標(biāo)。因此，目前對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行諧波抑制以及無(wú)功補(bǔ)償，以提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量的這方面的研究越來(lái)越受到關(guān)注。
[0003]其中，主動(dòng)式電力濾波裝置能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波和補(bǔ)償無(wú)功，具有實(shí)時(shí)補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，因此廣受關(guān)注。目前主動(dòng)式電力濾波裝置控制方法主要有:經(jīng)典的PI(proportional-1ntegral,比例積分)及其衍生算法控制、滯環(huán)控制、PI及重復(fù)并聯(lián)控制、自適應(yīng)控制、模糊控制、無(wú)差拍控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等。
[0004]對(duì)單次諧波電流的控制，滯環(huán)控制與PI及其衍生算法即可實(shí)現(xiàn)控制目標(biāo)。然而對(duì)于多次諧波電流，尤其是諧波頻率較高時(shí)，由于滯環(huán)控制算法要求控制環(huán)節(jié)延時(shí)足夠小，需要開(kāi)關(guān)器件頻率很高，而單一的傳統(tǒng)的PI及其衍生算法因帶寬限制，通常難以達(dá)到控制要求。另外，重復(fù)控制算法因其穩(wěn)態(tài)控制精度高、數(shù)字實(shí)現(xiàn)容易而在某些領(lǐng)域(如UPS等)獲得了成熟的應(yīng)用，但對(duì)于主動(dòng)式電力濾波裝置進(jìn)行多次諧波治理時(shí)，存在動(dòng)態(tài)響應(yīng)慢，穩(wěn)定性不強(qiáng)，甚至嚴(yán)重影響設(shè)備的可靠性。
[0005]因此，目前如何通過(guò)簡(jiǎn)單可行的方法實(shí)現(xiàn)對(duì)多次諧波電流進(jìn)行無(wú)差控制以提高電網(wǎng)補(bǔ)償性能和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能，是目前需要解決的技術(shù)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法及系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)主動(dòng)式電力濾波裝置中對(duì)各次諧波電流的無(wú)差控制。
[0007]為達(dá)到上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，包括以下步驟:
[0008]從電流差值中提取出以直流量表示的各次諧波電流；
[0009]為所述各次諧波電流設(shè)置比例積分PI控制參數(shù)；
[0010]對(duì)所述各次諧波電流進(jìn)行綜合解耦；
[0011]根據(jù)對(duì)應(yīng)PI控制參數(shù)對(duì)解耦后的各次諧波電流進(jìn)行PI控制，獲取各次諧波電流的PI控制輸出。
[0012]本發(fā)明的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，所述從電流差值中提取出以直流量表示的各次諧波電流，具體包括:[0013]對(duì)于具有η次諧波的電流差值，同步對(duì)η份所述電流差值進(jìn)行由三相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，以將所述電流差值中的各次諧波電流轉(zhuǎn)變成直流量，其中，所述η份電流差值與所述η次諧波一一對(duì)應(yīng)，所述η份電流差值中每份電流差值的坐標(biāo)變換次數(shù)與其對(duì)應(yīng)的諧波次數(shù)相等；
[0014]將經(jīng)所述坐標(biāo)變換后的η份電流差值進(jìn)行相應(yīng)的低通濾波，提取出以直流量表示的各次諧波電流。
[0015]本發(fā)明的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，所述同步對(duì)η份所述電流差值進(jìn)行由三相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換,具體包括:
[0016]根據(jù)公式
【權(quán)利要求】
1.一種主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 從電流差值中提取出以直流量表示的各次諧波電流； 為所述各次諧波電流設(shè)置比例積分PI控制參數(shù)； 對(duì)所述各次諧波電流進(jìn)行綜合解耦； 根據(jù)對(duì)應(yīng)PI控制參數(shù)對(duì)解耦后的各次諧波電流進(jìn)行PI控制，獲取各次諧波電流的PI控制輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，其特征在于，所述從電流差值中提取出以直流量表示的各次諧波電流，具體包括: 對(duì)于具有η次諧波的電流差值，同步對(duì)η份所述電流差值進(jìn)行由三相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，以將所述電流差值中的各次諧波電流轉(zhuǎn)變成直流量，其中，所述η份電流差值與所述η次諧波一一對(duì)應(yīng)，所述η份電流差值中每份電流差值的坐標(biāo)變換次數(shù)與其對(duì)應(yīng)的諧波次數(shù)相等； 將經(jīng)所述坐標(biāo)變換后的η份電流差值進(jìn)行相應(yīng)的低通濾波，提取出以直流量表示的各次諧波電流。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，其特征在于，所述同步對(duì)η份所述電流差值進(jìn)行由三相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，具體包括: 根據(jù)公式
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，其特征在于，所述對(duì)各次諧波電流進(jìn)行綜合解耦，具體包括: 同步將提取出的各次諧波電流由兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到兩相同步旋轉(zhuǎn)基波坐標(biāo)系下； 對(duì)轉(zhuǎn)換到所述兩相同步旋轉(zhuǎn)基波坐標(biāo)系下的各次諧波電流進(jìn)行基波綜合解耦。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，其特征在于，所述同步將提取出的各次諧波電流由兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到兩相同步旋轉(zhuǎn)基波坐標(biāo)系下，具體包括: 根據(jù)公式.
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，其特征在于，所述為各次諧波電流設(shè)置比例積分PI控制參數(shù)，具體包括: 根據(jù)主動(dòng)式電力濾波裝置的閉環(huán)傳遞函數(shù)的一階模型
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制方法，其特征在于，在所述根據(jù)對(duì)應(yīng)PI控制參數(shù)對(duì)解耦后的各次諧波電流進(jìn)行PI控制，獲取各次諧波電流的PI控制輸出之后，還包括: 在獲取的各次諧波電流的PI控制輸出中加入相應(yīng)相角補(bǔ)償，以補(bǔ)償在檢測(cè)環(huán)節(jié)和控制環(huán)節(jié)引入的固有時(shí)延。
8.—種主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 諧波提取模塊，用于從電流差值中提取出以直流量表示的各次諧波電流； PI參數(shù)設(shè)定模塊，用于為所述各次諧波電流設(shè)置比例積分PI控制參數(shù)； 解耦模塊，用于對(duì)所述各次諧波電流進(jìn)行綜合解耦； PI控制模塊，用于根據(jù)對(duì)應(yīng)PI控制參數(shù)對(duì)解耦后的各次諧波電流進(jìn)行PI控制，獲取各次諧波電流的PI控制輸出。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制系統(tǒng)，其特征在于，所述從電流差值中提取出以直流量表示的各次諧波電流，具體包括: 對(duì)于具有η次諧波的電流差值，同步對(duì)η份所述電流差值進(jìn)行由三相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，以將所述電流差值中的各次諧波電流轉(zhuǎn)變成直流量，其中，所述η份電流差值與所述η次諧波一一對(duì)應(yīng)，所述η份電流差值中每份電流差值的坐標(biāo)變換次數(shù)與其對(duì)應(yīng)的諧波次數(shù)相等； 將經(jīng)所述坐標(biāo)變換后的η份電流差值進(jìn)行相應(yīng)的低通濾波，提取出以直流量表示的各次諧波電流。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制系統(tǒng)，其特征在于，所述同步對(duì)η份所述電流差值進(jìn)行由三相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，具體包括:
根據(jù)公式
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制系統(tǒng)，其特征在于，所述對(duì)各次諧波電流進(jìn)行綜合解耦，具體包括: 同步將提取出的各次諧波電流由兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到兩相同步旋轉(zhuǎn)基波坐標(biāo)系下； 對(duì)轉(zhuǎn)換到所述兩相同步旋轉(zhuǎn)基波坐標(biāo)系下的各次諧波電流進(jìn)行基波綜合解耦。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制系統(tǒng)，其特征在于，所述同步將提取出的各次諧波電流由兩相同步旋轉(zhuǎn)諧波坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到兩相同步旋轉(zhuǎn)基波坐標(biāo)系下，具體包括:
根據(jù)公式.
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制系統(tǒng)，其特征在于，所述為各次諧波電流設(shè)置比例積分PI控制參數(shù)，具體包括: 根據(jù)主動(dòng)式電力濾波裝置的閉環(huán)傳遞函數(shù)的一階模型
14.根據(jù)權(quán)利要求8所述的主動(dòng)式電力濾波裝置多環(huán)諧波控制系統(tǒng)，其特征在于，所述PI控制模塊還用于在所述根據(jù)對(duì)應(yīng)PI控制參數(shù)對(duì)解耦后的各次諧波電流進(jìn)行PI控制，獲取各次諧波電流的PI控制輸出之后，在獲取的各次諧波電流的PI控制輸出中加入相應(yīng)相角補(bǔ)償，以補(bǔ)償在檢測(cè)環(huán)節(jié)和控制環(huán)節(jié)引入的固有時(shí)延。
【文檔編號(hào)】H02J3/01GK103956736SQ201410152673
【公開(kāi)日】2014年7月30日 申請(qǐng)日期:2014年4月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月16日
【發(fā)明者】魏學(xué)良 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(北京)