基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法技术

技术编号:11320030 阅读:73 留言:0更新日期:2015-04-22 09:25
本发明专利技术公开了一种基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,对FBD法进行了相应的推导和深入的研究,提出了基于FBD基波有功电流、基波无功电流、谐波电流、基波负序电流和任意次谐波电流的三相三线制系统电流检测方法。该方法实质上是一种投影变换,检测结果由参考电压来决定,检测出的电流始终与参考电压波形相同、相位相同,根据需要产生不同的参考电压,就可以检测到不同的电流分量,大大拓展了FBD法的应用范围和领域;同时FBD法非常直观,无需3/2变换,算法简单、计算量较小,可以应用于三相系统,也可以应用于非三相系统。仿真结果证明了所提出的谐波电流检测方法的正确性和可行性,可用于APF的谐波和无功功率的补偿与控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力检测
,具体是一种基于FBD法的三相有源电力滤波器谐 波电流检测方法。
技术介绍
近年来,由于非线性负载(如整流器、变频器等)大量投入使用,导致用户侧的电 能质量日益严重,其中以谐波污染为主。随着智能电网建设的推进,各种分布式电源(如小 型光伏/光热发电、小型风力发电)、储能设备(如锂电池组、铅酸蓄电池组等)和电动汽车 充电站开始出现,这些设备并网运行时,也给电网带来一定的谐波影响。 由于电网谐波受到随机性、分布性和非平稳性等因素的影响,难以对其进行同步 精确测量。有源电力滤波器(APF)的参考电流实时检测算法对其补偿性能有重要的影响, 必须首先准确检测出各种情况下的谐波分量。故如何快速方便地检测出电网中的谐波分量 是研究的重点问题,本专利技术对基于FBD法基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测 方法进行了研究。国内外学者也对谐波电流的检测进行了大量的研究。目前,常用的检测 方法有模拟滤波器检测法、瞬时无功功率理论的检测法、离散傅里叶变换(DFT)的检测法、 基于自适应干扰白消原理的自适应检测法和Fryze功率理论检测法。模拟滤波器法检测误 差大,电网频率变化时尤其明显;对电路元件参数敏感;无法分离出基波电流中的无功与 有功分量。 20世纪80年代初,日本学者H. Akagi等人提出的三相瞬时无功功率理论,可看作 是FBD法的特例,但其中包含Park变换、d_q变换及其反变换,算法仍比较复杂,使其在应用 上具有局限性。DFR和自适应检测法,计算延时长,难以实现实时控制。Fryze功率是定义在 平均功率理论上,传统平均功率的方法通过一个周期数据的积分得到,这样会给瞬时无功 电流的检测带来较大的延时,这对于实时性要求高的场合就不能满足要求,不适于负载变 化频繁的场合,而且只能同时检测出谐波和无功电流,不能只检测出谐波或无功电流。1979 年,M. Depenbrock提出一种适合于各种需要的功率分析方法。这种方法基于Fryze于1932 年提出的功率理论和其后F. Buchholz做出的改进,因此被称为FBD (Fryze - Buchholz- Dpenbrock)法。FBD法的基本思想是由德国学者S.Fryze在1932年提出的,其中的各项定 义都是单相,后经过F. Buchholz和M. Dpenbrock等人不断改进,将它拓展到普遍的多相系 统,并对其中一些定义进行修正,逐渐形成体系。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在计算量上,没有复杂的矩阵变换的过程,原理实现 简单、实时性好,适用于单相及多相系统的基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检 测方法。 为实现上述目的,本专利技术提供如下技术方案:-种基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,首先把实际电路中的 负载等效为理想电导元件,认为电路中的功率都消耗在这个等效电导上,而没有能量的损 失;根据等效电导对电流分解,计算出需要补偿的电流分量;三相三线APF需要实时检测三 相负载电流,利用FBD法分离出基波有功分量和无功分量,用负载电流减去基波分量就可 得到谐波电流,即得到参考电流信号,通过控制驱动开关使得实际逆变电流跟踪指令电流, 从而实现谐波抑制。 作为本专利技术进一步的方案:在三相三线电路中,a、b、c三相的电压相位、电流相位 依次相差120° ;设三相电路的电源电压无畸变,令有功电压up见公式(1):【主权项】1. 一种基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,其特征在于,首先把实 际电路中的负载等效为理想电导元件,认为电路中的功率都消耗在这个等效电导上,而没 有能量的损失;根据等效电导对电流分解,计算出需要补偿的电流分量;三相三线APF需要 实时检测三相负载电流,利用FBD法分离出基波有功分量和无功分量,用负载电流减去基 波分量就可得到谐波电流,即得到参考电流信号,通过控制驱动开关使得实际逆变电流跟 踪指令电流,从而实现谐波抑制。2. 根据权利要求1所述的基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,其特 征在于,在三相三线电路中,a、b、c三相的电压相位、电流相位依次相差120° ;设三相电路 的电源电压无畸变,令有功电压Up见公式(1):则有功等效电导Gp(t)见公式(4):经过低通滤波器(LPF)后,得到线性等效电导和无功等效电导分别见公式(6)和公式 (7): )) 在公式((6)中,15为各相基波有功电流的平均值,其表达式见公式⑶; 在公式(7)中,Iq为各相基波无功电流的平均值,其表达式见公式(9):各相电路中线性部分实际做功的电流分量,即基波有功电流分量见公式(10):各相电路中线性部分产生的瞬时无功电流,即基波无功电流分量见公式(11):只要分别检测出了负载电流中的基波有功电流和基波无功电流分量后,就能得到负 载电流中的谐波电流分量;由公式(10)和公式(11)可知,基波有功电流和基波无功电流 的最终表达式中只用到电源电压的相位,与电源电压的幅值无关;因此,在电流检测的过程 中,用锁相环来生成与电源基波电压同相位的参考电压,在计算过程中代替实际的电源电 压,准确检测出三相电路的谐波电流。3. 根据权利要求2所述的基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,其特 征在于,利用PLL锁相环来获取电网电压的相位信号。4. 根据权利要求2所述的基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,其特 征在于,利用LPF低通滤波器来获取Gp (t),Gq (t)的直流分量Gp,G,。5. 根据权利要求2所述的基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,其特 征在于,根据需要产生不同的参考电压,检测出不同的电流分量,包括基波有功电流、基波 无功电流、谐波电流、基波负序电流以及任意次谐波电流。6. 根据权利要求2所述的基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,其特 征在于,由于正序电流与负序电流具有同样的特性,而人为的区别只是空间的旋转方向相 反,因此可以使用求取基波正序电流方法求取基波负序电流的;由此把三相参考电压的b 相和c相互换位置,从而得到求取负序电流的参考电压,ua,ub,u。利用负序参考电压,求取 基波负序电流。7. 根据权利要求2所述的基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,其特 征在于,利用对称分量法,把负载电流分解为正序分量组和负序分量组,见公式(12):使用公式(12)中的基波负序有功参考电压计算等效电导见公式(13):经过低通滤波器后,得到线性等效电导见公式(14):则基波负序有功电流分量见公式(15):同理得到,基波负序无功电流分量见公式(16):由公式(15)、公式(16)就可得到基波负序电流分量。8.根据权利要求7所述的基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,其特 征在于,欲检测k次谐波电流,利用PLL电路产生k次谐波参考电压即可;k次谐波有功参 考电压和无功参考电压分别见公式(17)、公式(18) : 〇【专利摘要】本专利技术公开了一种基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,对FBD法进行了相应的推导和深入的研究,提出了基于FBD基波有功电流、基波无功电流、谐波电流、基波负序电流和任意本文档来自技高网
...

【技术保护点】
一种基于FBD法的三相有源电力滤波器谐波电流检测方法,其特征在于,首先把实际电路中的负载等效为理想电导元件,认为电路中的功率都消耗在这个等效电导上,而没有能量的损失;根据等效电导对电流分解,计算出需要补偿的电流分量;三相三线APF需要实时检测三相负载电流,利用FBD法分离出基波有功分量和无功分量,用负载电流减去基波分量就可得到谐波电流,即得到参考电流信号,通过控制驱动开关使得实际逆变电流跟踪指令电流,从而实现谐波抑制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:董海宾袁爱学焦楷洋豆哲奇韩飞
申请(专利权)人:国家电网公司国网河北省电力公司邯郸供电分公司国网河北临漳县供电公司
类型:发明
国别省市:北京;11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1