一種有源電力濾波器補償策略和裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及電力電子領域和電力系統領域，具體涉及一種有源電力濾波器補償策 略和裝置。
【背景技術】
[0002] 眾所周知，隨著電力電子器件在電網中廣泛使用，諧波污染已然成為一個很嚴峻 的問題，有源電力濾波器的出現很好的解決電網諧波問題。有源濾波裝置的拓撲結構是多 種多樣的，其中研究和應用比較多是電容中點法的三橋臂結構和四橋臂結構。四橋臂結構 相對于三橋臂的優勢是可以獨立控制各個橋臂，且直流電壓利用率更高一些，但劣勢是N 橋臂上多了一對開關器件，且該器件的額定容量是其它橋臂的3倍左右，導致成本大大增 加。目前工業上應用比較多的是基于電容中點法三橋壁結構的補償裝置。
[0003] 面對復雜且多樣化的電力工業環境，有源電力濾波器的補償容量也是多種多樣， 有源電力濾波器的拓撲結構經歷了從單一化到多重化的發展。針對大功率非線性負荷和無 功負荷，有源電力濾波器必須具有較大的補償容量，才能很好地進行無功補償和諧波抑制。 考慮到補償容量和開關速度之間的矛盾問題，現在大都采用并聯型多重化的有源電力濾波 器，該結構中功率開關器件以交互錯開的方式來成倍地提高器件的等效開關頻率。
[0004] 配電網中出現電壓暫降和電壓上升一定程度的時候，有源電力濾波器就進入離網 模式，這就大大影響了補償裝置對電網的補償性能。電網中的負荷可以模擬成金字塔結構， 底端是對于電能質量要求不太高的大多數負荷，頂端是對于電能質量要求最高的少數負 荷，補償裝置應該滿足電力用戶多樣化的電能質量需求。對于頂端負荷或者敏感負荷，無論 在什么情況下都需要優質的電能質量。普通的有源電力濾波器一般只用來補償諧波電流和 無功電流，如果配電網出現過電壓或者電壓暫降時，有源電力濾波器就進入離網模式，此時 諧波電流和無功電流將會干擾敏感負荷的正常工作。
【發明內容】
[0005] 摶術問題
[0006] 有鑒于此，本發明要解決的技術問題是，提供一種針對不同的電網電壓狀態進行 不同模式補償的有源電力濾波器補償策略和裝置。
[0007] 解決方案
[0008] 為了解決上述技術問題，發明人在研究了電網電壓變化的特點后，創造性的提出 了針對不同電壓狀態進行動態切換補償模式的控制策略，把不同的控制方法有機地結合起 來，形成一種復合控制策略。在補償非線性負荷和無功負荷的同時，也可以補償電網的電壓 暫降和電壓畸變問題。
[0009] 根據本發明的一實施例，提供了一種有源電力濾波器的控制策略，包括：S101 :判 斷電網電壓是否正常，若正常，進入步驟S102,若不正常，進入步驟S103 ;S102 :通過將串聯 接入電網的第一電抗器和第二電抗器分別短接來選擇APF補償模式；S103 :通過將串聯接 入電網的第一電抗器和第二電抗器分別接入電路來選擇APF-VB補償模式。
[0010] 對于上述控制策略，在一種可能的實現方式中，所述不正常的情況包括電壓出現 帶有相角跳變電壓暫降的情況或出現電壓畸變的情況或電壓上升的幅值超過預設值。
[0011] 對于上述控制策略，在一種可能的實現方式中，所述APF補償模式對電網中非線 性和無功負荷進行補償。
[0012] 對于上述控制策略，在一種可能的實現方式中，所述APF-VB補償模式對電網中非 線性和無功負荷進行補償的同時，對電網電壓進行補償。
[0013] 對于上述控制策略，在一種可能的實現方式中，還進一步包括通過將串聯接入配 電網的第一電抗器短接來補償畸變電流。
[0014] 為了解決上述技術問題，根據本發明的另一實施例，提供了一種有源電力濾波器 補償裝置，包括：電網電壓檢測單元連接于電網，所述電網電壓檢測單元用于檢測電網電壓 是否正常；補償模式選擇單元連接于所述電網電壓檢測單元，所述補償模式選擇單元用于 根據所述電網電壓檢測單元的檢測結果選擇不同的補償模式；所述補償模式選擇單元包括 兩個斷路器，通過接入或者斷開電抗器來實現不同補償模式。
[0015] 對于上述補償裝置，在一種可能的實現方式中，補償模式分為APF補償模式和 APF-VB補償模式，具體描述如下：
[0016] 所述APF補償模式，在電網電壓正常的情況下對電網中非線性和無功負荷進行補 償；
[0017] 所述APF-VB補償模式，在電網電壓出現包括相角跳變在內的電壓暫降、電壓上升 以及電壓畸變的情況下對電網電壓進行補償，并且對電網中非線性和無功負荷進行補償。
[0018] 對于上述控制裝置，在一種可能的實現方式中，所述APF補償模式補償諧波電流 和無功電流；
[0019] 所述APF-VB補償模式在補償諧波電流和無功電流的同時，補償電網中的異常電 壓。
[0020] 對于上述控制裝置，在一種可能的實現方式中，所述異常電壓包括電壓暫降、電壓 上升以及電壓畸變。
[0021] 有益效果
[0022] 通過優化多重化有源電力濾波器的拓撲結構，根據本發明實施例的基于多重化結 構有源電力濾波器的控制策略和裝置能夠在補償諧波電流和無功電流的同時，也可以補償 電網的電壓暫降、電壓上升以及電壓畸變等。
[0023] 根據下面參考附圖對示例性實施例的詳細說明，本發明的創新特征一目了然。
【附圖說明】
[0024] 包含在說明書中并且構成說明書的一部分附圖與說明書一起示出了本發明的示 例性實施例、特征以及其它方面，并且用于解釋本發明的原理。
[0025] 圖1示出本發明的主電路接線圖。
[0026] 圖2示出本發明APF模式單相等效電路圖。
[0027] 圖3示出本發明帶有相角跳變電壓暫降補償方式。
[0028] 圖4示出本發明基于諧振式PLL的諧波電流檢測法。
[0029] 圖5示出本發明APF補償原理圖。
[0030] 圖6示出本發明補償方式和傳統方式對比。
[0031] 圖7示出本發明變流器1補償原理圖。
[0032] 圖8示出本發明變流器3控制原理圖。
[0033] 圖9不出本發明電壓畸變時補償方式。
[0034] 圖10不出本發明控制策略流程圖。
【具體實施方式】
[0035] 以下將參考附圖詳細說明本發明的各種示例性實施例、特征和方面。附圖中相同 的附圖標記表示功能相同或相似的元件。雖然在附圖中示出了實施例的各種方面，但除非 特別指出，不必按比例繪制附圖。
[0036] 在這里的專用詞"示例性"意為"用作例子、實施例或說明性"。這里作為"示例性" 所說明的任何實施例不必解釋為優于或好于其它實施例。
[0037] 另外，為了更好的說明本發明，在下文的【具體實施方式】中給出了眾多的具體細節。 本領域技術人員應當理解，沒有某些具體細節，本發明同樣可以實施。在一些實例中，對于 本領域技術人員熟知的方法、手段、元件和電路未作詳細描述，以便于凸顯本發明的主旨。
[0038] 基于上述提出的問題，本發明公開了一種基于多重化結構有源電力濾波器的控 制策略，該策略集成了有源電力濾波器（Active Power Filter，APF)和動態電壓恢復器 (Dynamic Voltage Restorer, DVR)裝置的補償特點。即在補償諧波電流和無功電流的同 時，也可以補償電網的電壓暫降和電壓畸變問題。把不同的控制方法有機地結合起來，形成 一種復合控制策略。
[0039] 本發明提出的基于多重化結構有源電力濾波器的控制策略分為兩種模式： APF(Active Power Filter)模式和 APF_VB(Active Power Filter-Voltage Balance)模 式。
[0040] APF模式：如果配電網電壓沒有出現異常，APF補償裝置處于諧波和無功補償模 式，如圖1中電感Ll和L2都沒有接入電網，補償單相等效電路圖如圖2所示，圖中V s是配 電網電壓，Is是并網電流，I lciad是負載電流，i hl、ih2和i q3是補償的諧波電流和無功電流，Z 非線性矛口 Z敏感 是非線性和敏感負載。
[0041] APF-VB模式：如果配電網電壓出現電壓故障，APF補償裝置在補償諧波和無功電 流的同時，還要補償配電網電壓的異常情況。而電壓暫降的同時常常伴隨相角的跳變，這會 嚴重影響到對相位比較敏感的負荷。假設配電網電壓出現電壓暫降情況，且電壓相角發生 了跳變，圖1中的電感Ll和L2都要接入電網，補償單相等效電路圖如圖3所示。
[0042] 實施例
[0043] 圖1示出根據本發明一實施例的基于多重化結構有源電力濾波器的控制設備的 主電路接線圖。如圖1所示，電感Ll和L2(即電抗器）通過斷路器串聯接入配電網中。配 電網電壓正常時，電感Ll和L2沒有接入電網，即APF模式；當配電網電壓出現異常時，電感 Ll和L2的會按照本發明提出的控制策略來接入電網，即APF-VB模式。
[0044] 1)配電