一种并联混合型有源电力滤波器及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种并联混合型有源电力滤波器及其控制方法，并联混合型有源电力滤波器包括逆变器、输出滤波器、5次无源滤波器、7次无源滤波器和分流电感；5次无源滤波器和7次无源滤波器直接并联在电网中；7次无源滤波器和分流电感串联，逆变器与经过输出滤波器后，连接在7次无源滤波器和分流电感的中点。其控制方法为基于隶属云的递推积分PI控制方法；利用隶属云模型对递推积分PI控制器的比例系数和积分系数进行在线调整，提高了控制系统的响应性能。本发明能对各次谐波电流及无功电流进行动态实时治理，具有较高的性价比，更具工程实用性。
【专利说明】一种并联混合型有源电力滤波器及其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电力滤波器及控制方法，特别是一种并联混合型有源电力滤波 器及其控制方法。
【背景技术】
[0002]电能是现代社会不可或缺的重要能源，电力可持续发展已成为实现社会经济可持 续发展的基础，并在社会经济、能源与环境协调发展中起着重要的平衡作用。近年来，随着 配电网中的整流器、变频器、电气化铁路等非线性负载的日趋增多，电网电流波形畸变、电 压波动、三相不平衡等电能质量问题日益严重。
[0003]目前，在6kV、10kV、35kV等配电网高电压等级应用较为广泛的谐波治理和无功补 偿装置主要有:无源电力滤波器PPF、有源电力滤波器APF、混合型有源电力滤波器HAPF和 静止无功补偿器SVC等。其中，采用最为广泛的是无源电力滤波器。PPF利用电感、电容元件 为电网谐波提供低阻抗通路，从而降低流向电网的谐波电流。无源电力滤波器技术相对成 熟，在进行谐波治理的同时，还具有无功补偿的作用，并且成本低。但PPF存在以下不足:只 能滤除特定次数的谐波、滤波性能受PPF自身参数和电网参数的影响大、存在谐波放大或 与系统等效阻抗发生谐振的可能性、负载谐波波动较大时易发生滤波过载的现象等。与无 源电力滤波器相比有源电力滤波器具有以下优势:具有较高的可控性和快速的响应速度； 可动态治理特定次或各次谐波；谐波治理效果不受电网等效参数的影响；不存在与电网等 效阻抗发生谐振或谐波放大的现象等。但是，受开关器件耐压等级的限制，纯并联型APF难 以直接应用于配电网高压系统，级联型及混合型有源电力滤波器HAPF逐步发展起来。
[0004]研究不同电能质量补偿器的结构特点，提出高效无功与谐波混合控制系统新型拓 扑结构及其控制方法，无疑将有利于配电网电能质量的全方位提高，促进节能降耗的实施。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种并联混合型有源电 力滤波器及其控制方法，快速地对频率和幅值都变化的谐波以及无功电流进行跟踪补偿； 使补偿谐波电流更好的注入电网；确保有源电力滤波器具有较好的抑制谐波和补偿无功功 率的性能。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种并联混合型有源电力滤 波器，包括逆变器，还包括用于滤除5次谐波的5次无源电力滤波器；所述逆变器通过输出 滤波器与用于滤除7次谐波的7次无源电力滤波器连接，所述5次无源电力滤波器、7次无 源电力滤波器均并联接入三相电网与三相负载之间；所述7次无源电力滤波器远离所述三 相电网的一端连接有分流电感。
[0007]本发明还提供了一种上述并联混合型有源电力滤波器的控制方法，该方法为:
[0008]I)检测二相负载电流iLa、iLb、iix，利用ip_iq方法获得二相负载谐波电流iLha、iu*、 iLhc ;检测二相电网电流isa、“b、“。，利用ip_iq方法获得二相电网谐波电流isha、ia*、“h。；检测三相电网与5次无源电力滤波器或7次无源电力滤波器连接的公共连接点电压upa、upb, up。,利用ip-1q方法获得公共连接点谐波电压upha、Uphb> Uphc ；
[0009]2)将三相负载谐波电流和三相电网谐波电流分别乘以虚拟电阻值1，得到三相负载谐波电压和三相电网谐波电压，然后将三相负载谐波电压、三相电网谐波电压、公共连接
点谐波电压相加，三者之和除以虚拟电阻值1，得到总补偿参考电流4;
[0010]3)设定递推积分PI控制器比例系数Kp和积分系数K1的初始值^^和< ?，其中取值范围是5-10，尺〗的取值范围是10000-12000 ；
[0011 ] 4)将总补偿参考电流4与逆变器输出的补偿电流之间的偏差e和偏差变化率e。作为递推积分PI控制器参数调整的输入信号；其中偏差变化率e。为偏差e的微分；
[0012]5)分别定义偏差e、偏差变化率e。、比例系数偏差和积分系数偏差的云集E、EC、 AKP、AKI 为:
[0013]E= {NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}；
[0014]EC= {NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}；
[0015]A KP= {NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}；
[0016]A KI= {NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}；
[0017]其中，NB、匪、NS、Z、PS、PM、PB分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；
[0018]6)利用上述云集分别构建A KP和A KI的云推理规则:
[0019]表1 AKP的云推理规则
【权利要求】
1.一种并联混合型有源电力滤波器，包括逆变器，其特征在于，还包括用于滤除5次谐波的5次无源电力滤波器；所述逆变器通过输出滤波器与用于滤除7次谐波的7次无源电力滤波器连接，所述5次无源电力滤波器、7次无源电力滤波器均并联接入三相电网与三相负载之间；所述7次无源电力滤波器远离所述三相电网的一端连接有分流电感。
2.—种权利要求1所述并联混合型有源电力滤波器的控制方法，其特征在于，该方法为:1)检测二相负载电流iLa、iLb、iix，利用ip_iq方法获得二相负载谐波电流iLha、iLhb、iui。； 检测二相电网电流isa、“b、“。，利用ip_ iq方法获得二相电网谐波电流isha、ia*、“h。；检测二相电网与5次无源电力滤波器或7次无源电力滤波器连接的公共连接点电压upa、upb、up。，利用ip_iq方法获得公共连接点谐波电压Upha、Uphb> Uphc ；2)将三相负载谐波电流和三相电网谐波电流分别乘以虚拟电阻值1，得到三相负载谐波电压和三相电网谐波电压，然后将三相负载谐波电压、三相电网谐波电压、公共连接点谐波电压相加，三者之和除以虚拟电阻值1，得到总补偿参考电流4 ；3)设定递推积分PI控制器比例系数Kp和积分系数K1的初始值^^和仏S中Kp的取值范围是5-10，K1的取值范围是10000-12000 ；4)将总补偿参考电流4与逆变器输出的补偿电流之间的偏差e和偏差变化率e。作为递推积分PI控制器参数调整的输入信号；其中偏差变化率e。为偏差e的微分；5)分别定义偏差e、偏差变化率e。、比例系数偏差和积分系数偏差的云集E、EC、AKP、 AKI 为:E= {NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}；EC= {NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}；A KP= {NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}；A KI= {NB, NM, NS, Z, PS, PM, PB}；其中，NB、匪、NS、Z、PS、PM、PB分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大；6)利用上述云集分别构建AKP和AKI的云推理规则:表1 AKP的云推理规则
【文档编号】H02J3/01GK103560516SQ201310580977
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2013年11月19日 优先权日:2013年11月19日
【发明者】黎燕 申请人:中南大学