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增强型有源电滤波器及其控制策略

阅读:260发布:2020-05-27

专利汇可以提供增强型有源电滤波器及其控制策略专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种增强型有源电 力 滤波器 及其控制策略,通过对 电网 系统中的增强型有源电力滤波器的运行模式进行判断,根据暂态运行模式和稳态运行模式,进行不同的负载 电流 信号 处理,本发明的增强型有源电力滤波器承了传统APF的所有功能,同时增强了对电流浪涌、暂态冲击、 电压 暂降等典型暂态 电能 质量 问题的综合治理能力,并将应用范围拓展到了直流系统。增强型有源电力滤波器有助于实现全面综合治理交流、直流系统中稳态、暂态电能质量问题,可全方位提高局域网的电能质量与安全 稳定性 ,并减少经济损失。,下面是增强型有源电滤波器及其控制策略专利的具体信息内容。

1.一种增强型有源电滤波器的控制策略,其特征在于,包括以下步骤:
1)对电网系统上电之后,初始化增强型有源电力滤波器的运行模式标示,使得增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0;其中,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S为
0时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为暂态运行模式,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为稳态运行模式;
2)实时采集负载电流信号,并对采集得到的负载电流信号进行滤波以及放大预处理;
3)实时查询当前增强型有源电力滤波器的运行模式标示S的值,获取当前增强型有源电力滤波器的运行模式;
4)当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0时:
a、将预处理后的负载电流信号进行abc/dq变换,提取出负载电流的工频分量I;
b、将得到的工频分量I与设定的参考值I0作差,得到差量ΔI;
将差量ΔI与预设的阈值IBW对比,如果ΔI≤IBW,则认为电网系统未发生暂态冲击,维持S=0不变,继续执行稳态治理子系统,跳转第c步;如果ΔI>IBW,则电网系统中发生了暂态冲击,中断此时的稳态治理子系统,设置增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1,切换进入暂态治理子系统过程;
c、对进行abc/dq变换后的负载电流信号计算无功、负序、谐波电流的成分,合成控制指令,生成PWM信号,控制逆变器输出补偿电流;
5)当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时:增强型有源电力滤波器将切换进入暂态治理子系统。
2.根据权利要求1所述的增强型有源电力滤波器的控制策略,其特征在于,当稳态治理子系统时,逆变器输出的补偿电流为ic=ih+iq,其中,ih为谐波电流,iq为基波无功电流
3.根据权利要求1所述的增强型有源电力滤波器的控制策略,其特征在于,所述暂态治理子系统过程包括以下步骤:
3.1、将预处理后的负载电流信号i送入DSP设置的软件数据缓冲器BUFFER中,BUFFER数据整体右移一位,刷新BUFFER;其中负载电流i包括了稳态成分is=Assin(wt+θs)和暂-ρt
态成分it=Ae sin(wtt+θt);其中,As为稳态成分幅值,A为暂态成分峰值,w为稳态成分频率,θs为稳态成分相,wt为暂态成分频率,θt为暂态成分相角;
3.2、在线算法利用BUFFER中的数据,计算特征参数,求得稳态成分is和暂态成分it中的各个特征参数,所述特征参数包括衰减系数、冲击幅值以及振荡频率;
3.3、根据所求得暂态成分的特征参数,对暂态安全稳定进行分析:
a、判断电网系统的暂态过程,如果电网系统的暂态过程是非收敛性的振荡,则立刻发出警告信号,切除不安全负载,维持S=1不变,并跳转至步骤5);
b、如果电网系统的暂态过程是是收敛性的振荡,则计算出暂态冲击的峰值Im,对冲击程度进行预测。
4.根据权利要求3所述的增强型有源电力滤波器的控制策略,其特征在于,对冲击程度进行预测包括:
如果暂态冲击的峰值Im≤IsBW,则暂态冲击无影响,其中,IsBW为暂态安全预设值,暂态冲击在电网承受范围内,结束暂态治理子系统,并置S=0,切换进入稳态治理子系统,跳转至第4)步;
如果Im>IsBW,则维持S=1不变,并计算暂态电流成分大小,合成控制指令,生成PWM信号,控制逆变器输出补偿电流。
5.根据权利要求4所述的增强型有源电力滤波器的控制策略,其特征在于,当暂态运行模式时,逆变器输出的补偿电流ic=it,其中it为暂态冲击电流。
6.一种增强型有源电力滤波器,其特征在于,包括:采集模信号处理模块以及逆变器;
其中,采集模块用于实时采集负载电流信号,并对采集得到的负载电流信号进行滤波以及放大预处理;
信号处理模块用于对电网系统上电之后,初始化增强型有源电力滤波器的运行模式标示,使得增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0;其中,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S为0时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为暂态运行模式,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为稳态运行模式;当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0时:
a、将预处理后的负载电流信号进行abc/dq变换,提取出负载电流的工频分量I;
b、将得到的工频分量I与设定的参考值I0作差得到差量ΔI;
将差量ΔI与预设的阈值IBW对比,如果ΔI≤IBW,则认为电网系统未发生暂态冲击,维持S=0不变,继续执行稳态治理子系统,跳转第c步;如果ΔI>IBW,则电网系统中发生了暂态冲击,中断此时的稳态治理子系统,设置增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1,切换进入暂态治理子系统过程;
c、对进行abc/dq变换后的负载电流信号计算无功、负序、谐波电流的成分,合成控制指令,生成PWM信号;
当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时:增强型有源电力滤波器将切换进入暂态治理子系统;
PWM信号对逆变器进行控制,其中,所述逆变器包括电压变换电路,以及与电压变换电路相连的储能装置,所述储能装置是超级电容或电池

说明书全文

增强型有源电滤波器及其控制策略

技术领域

[0001] 本发明属于电力电子技术与电能质量治理研究领域,尤其涉及一种增强型有源电力滤波器及其控制策略。

背景技术

[0002] 自上世纪70年代以来,节能与环保逐渐成为工业界关注的焦点之一。工业与生活领域中的大部分用电负荷除了消耗有功功率以外,还需要大量的无功功率,甚至产生谐波污染和冲击性功率,诸如此类的电能质量问题在轧泥、造纸、船舶、石油钻井、汽车装配等工业领域与高速路、城市地铁、电动汽车等公共交通领域中尤为明显。上述电能质量问题导致了大量的电能损耗,直接经济损失十分严重,且严重威胁了电网的安全稳定运行和用电负荷的正常运转。为了解决配电网中无功损耗与谐波污染等问题,配电网中大量使用了有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)。然而传统的APF仅适用于交流系统,且只能治理谐波、无功等稳态电能质量问题,而对于浪涌电流、暂态冲击、电压跌落等暂态电能质量问题则基本无效。然而由于大量负荷的随机性变化、间歇式能源的大规模接入以及雷电侵袭、操作干扰等,尤其是冲击性负荷的投切,导致了电力网络、配电系统、微型电网等系统中的暂态电能质量问题愈加显著,其导致的直接经济损失十分巨大,且严重威胁了电网的安全稳定运行和用电负荷的正常运转。特别是对电子、信息、精仪、医疗等电能质量敏感行业的影响十分严重。因此,暂态电能质量治理是一个急需解决的关键技术问题。
[0003] 为了解决上述问题,本发明开发并公开了一种增强型的有源电力滤波器(Enhanced Active Power Filter,E-APF)。它继承了传统APF的所有功能,同时增强了对电流浪涌、暂态冲击、电压暂降等典型暂态电能质量问题的综合治理能力,并将应用范围拓展到了直流系统。E-APF有助于实现全面综合治理交流、直流系统中稳态、暂态电能质量问题,可全方位提高局域网的电能质量与安全稳定性,并减少经济损失。

发明内容

[0004] 针对上述缺陷或不足,本发明的目的在于提供一种增强型有源电力滤波器及其控制策略,实现全面综合治理交流、直流系统中稳态、暂态电能质量问题,可全方位提高局域网的电能质量与安全稳定性,并减少经济损失。
[0005] 为达到以上目的,本发明的技术方案为:
[0006] 包括以下步骤:
[0007] 1)对电网系统上电之后,初始化增强型有源电力滤波器的运行模式标示,使得增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0;其中,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S为0时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为暂态运行模式,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为稳态运行模式;
[0008] 2)实时采集负载电流信号,并对采集得到的负载电流信号进行滤波以及放大预处理;
[0009] 3)实时查询当前增强型有源电力滤波器的运行模式标示S的值,获取当前增强型有源电力滤波器的运行模式;
[0010] 4)当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0时:
[0011] a、将预处理后的负载电流信号进行abc/dq变换,提取出负载电流的工频分量I;
[0012] b、将得到的工频分量I与设定的参考值I0作差,得到差量ΔI;
[0013] 将差量ΔI与预设的阈值IBW对比,如果ΔI≤IBW,则认为电网系统未发生暂态冲击,维持S=0不变,继续执行稳态治理子系统,跳转第c步;如果ΔI>IBW,则电网系统中发生了暂态冲击,中断此时的稳态治理子系统,设置增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1,切换进入暂态治理子系统过程;
[0014] c、对进行abc/dq变换后的负载电流信号计算无功、负序、谐波电流的成分,合成控制指令,生成PWM信号,控制逆变器输出补偿电流;
[0015] 5)当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时:增强型有源电力滤波器将切换进入暂态治理子系统。
[0016] 当稳态治理子系统时,逆变器输出的补偿电流为ic=ih+iq,其中,ih为谐波电流,iq为基波无功电流
[0017] 所述暂态治理子系统过程包括以下步骤:
[0018] 3.1、将预处理后的负载电流信号i送入DSP设置的软件数据缓冲器BUFFER中,BUFFER数据整体右移一位,刷新BUFFER;其中负载电流i包括了稳态成分is=-ρtAssin(wt+θs)和暂态成分it=Ae sin(wtt+θt);其中,As为稳态成分幅值,A为暂态成分峰值,w为稳态成分频率,θs为稳态成分相,wt为暂态成分频率,θt为暂态成分相角;
[0019] 3.2、在线算法利用BUFFER中的数据,计算特征参数,求得稳态成分is和暂态成分it中的各个特征参数,所述特征参数包括衰减系数、冲击幅值以及振荡频率;
[0020] 3.3、根据所求得暂态成分的特征参数,对暂态安全稳定进行分析:
[0021] a、判断电网系统的暂态过程,如果电网系统的暂态过程是非收敛性的振荡,则立刻发出警告信号,切除不安全负载,维持S=1不变,并跳转至步骤5);
[0022] b、如果电网系统的暂态过程是是收敛性的振荡,则计算出暂态冲击的峰值Im,对冲击程度进行预测。
[0023] 对冲击程度进行预测包括:
[0024] 如果暂态冲击的峰值Im≤IsBW,则暂态冲击无影响,其中,IsBW为暂态安全预设值,暂态冲击在电网承受范围内,结束暂态治理子系统,并置S=0,切换进入稳态治理子系统,跳转至第4)步;
[0025] 如果Im>IsBW,则维持S=1不变,并计算暂态电流成分大小,合成控制指令,生成PWM信号,控制逆变器输出补偿电流。
[0026] 当暂态运行模式时,逆变器输出的补偿电流ic=it,其中it为暂态冲击电流。
[0027] 一种增强型有源电力滤波器,包括:采集模信号处理模块以及逆变器;
[0028] 其中,采集模块用于实时采集负载电流信号,并对采集得到的负载电流信号进行滤波以及放大预处理;
[0029] 信号处理模块用于对电网系统上电之后,初始化增强型有源电力滤波器的运行模式标示,使得增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0;其中,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S为0时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为暂态运行模式,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为稳态运行模式;当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0时:
[0030] a、将预处理后的负载电流信号进行abc/dq变换,提取出负载电流的工频分量I;
[0031] b、将得到的工频分量I与设定的参考值I0作差得到差量ΔI;
[0032] 将差量ΔI与预设的阈值IBW对比,如果ΔI≤IBW,则认为电网系统未发生暂态冲击,维持S=0不变,继续执行稳态治理子系统,跳转第c步;如果ΔI>IBW,则电网系统中发生了暂态冲击,中断此时的稳态治理子系统,设置增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1,切换进入暂态治理子系统过程;
[0033] c、对进行abc/dq变换后的负载电流信号计算无功、负序、谐波电流的成分,合成控制指令,生成PWM信号;
[0034] 当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时:增强型有源电力滤波器将切换进入暂态治理子系统;
[0035] PWM信号对逆变器进行控制,其中,所述逆变器包括电压变换电路,以及与电压变换电路相连的储能装置,所述储能装置是超级电容或电池。与现有技术比较,本发明的有益效果为:
[0036] 本发明提供了一种增强型有源电力滤波器及其控制策略及其控制策略,能够实现配电网暂态、稳态电能质量的综合全面治理。该方案无需对原有的电能质量装置进行较大的改造,即可实现暂态电能质量的有效治理,显著地减小了治理成本,并且全方位地提高了配电网的电能质量和安全稳定性。此外,通过搭建增强型有源电力滤波器及其控制策略的仿真模型,对这种电路拓扑及其控制方案进行了仿真验证,证实了该方案的正确性和可靠性。因此,增强型有源电力滤波器及其控制策略具有较为实际的工程应用价值。附图说明
[0037] 图1是本发明的方法流程图
[0038] 图2是本发明所用的E-APF的拓扑结构图;
[0039] 图3暂态治理子系统控制器策略示意图;
[0040] 图4暂态治理子系统仿真电路;
[0041] 图5交流系统中暂态冲击抑制效果;
[0042] 图6直流系统中暂态冲击抑制效果;
[0043] 图7稳态电能质量治理效果。

具体实施方式

[0044] 下面结合附图对本发明做详细描述。
[0045] 如图1所示,本发明提供了一种增强型有源电力滤波器(Enhanced Active Power Filter,E-APF)的控制策略,包括以下步骤:
[0046] 1)对电网系统上电之后,初始化增强型有源电力滤波器的运行模式标示,使得增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0;其中,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S为0时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为暂态运行模式,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为稳态运行模式;
[0047] 2)实时采集负载电流信号,并对采集得到的负载电流信号进行滤波以及放大预处理;
[0048] 3)实时查询当前增强型有源电力滤波器的运行模式标示S的值,获取当前增强型有源电力滤波器的运行模式;
[0049] 4)当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0时:
[0050] a、将预处理后的负载电流信号进行abc/dq变换,提取出负载电流的工频分量I;
[0051] b、将得到的工频分量I与设定的参考值I0作差,得到差量ΔI;
[0052] 将差量ΔI与预设的阈值IBW对比,如果ΔI≤IBW,则认为电网系统未发生暂态冲击,维持S=0不变,继续执行稳态治理子系统,跳转第c步;如果ΔI>IBW,则电网系统中发生了暂态冲击,中断此时的稳态治理子系统,设置增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1,切换进入暂态治理子系统过程;
[0053] c、对进行abc/dq变换后的负载电流信号计算无功、负序、谐波电流的成分,合成控制指令,生成PWM信号;
[0054] 5)当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时:增强型有源电力滤波器将切换进入暂态治理子系统。
[0055] 所述暂态治理子系统过程包括以下步骤:
[0056] 3.1、将预处理后的负载电流信号i送入DSP设置的软件数据缓冲器BUFFER中,BUFFER数据整体右移一位,刷新BUFFER;其中负载电流i包括了稳态成分is=-ρtAssin(wt+θs)和暂态成分it=Ae sin(wtt+θt);其中,其中,As为稳态成分幅值,A为暂态成分峰值,w为稳态成分频率,θs为稳态成分相角,wt为暂态成分频率,θt为暂态成分相角;
[0057] 3.2、在线算法利用BUFFER中的数据,计算特征参数,求得稳态成分is和暂态成分it中的各个特征参数,所述特征参数包括衰减系数、冲击幅值以及振荡频率;
[0058] 3.3、根据所求得暂态成分的特征参数,对暂态安全稳定进行分析:
[0059] a、判断电网系统的暂态过程,如果电网系统的暂态过程是非收敛性的振荡,则立刻发出警告信号,切除不安全负载,维持S=1不变,并跳转至步骤5;
[0060] b、如果电网系统的暂态过程是是收敛性的振荡,则计算出暂态冲击的峰值Im,对冲击程度进行预测。
[0061] 对冲击程度进行预测包括:
[0062] 如果暂态冲击的峰值Im≤IsBW,则暂态冲击无影响,其中,IsBW为暂态安全预设值,暂态冲击在电网承受范围内,结束暂态治理子系统,并置S=0,切换进入稳态治理子系统,跳转至第4步;
[0063] 如果Im>IsBW,则维持S=1不变,并计算暂态电流成分大小,合成控制指令,生成PWM信号。
[0064] E-APF的拓扑结构如图2所示。其中,iL是负载侧负荷电流,is是电网侧电流,ic是逆变器输出的补偿电流,则iL=is+ic。负荷工作在暂态运行模式时,此时的负荷电流可以分解为稳态电流成分与暂态电流成分之和,即iL=is+it,其中it为暂态冲击电流,此时逆变器输出的补偿电流ic=it;负荷工作在稳态运行模式时,此时的负荷电流可以分解为基波有功电流成分与基波无功电流成分、谐波电流成分之和,即iL=is+ih+iq,其中ih为谐波电流,iq为无功电流,此时逆变器输出的补偿电流为ic=ih+iq。E‐APF将检测到的负载电流iL进行成分分析,并据此判定负荷的工作状况,从而决定装置工作于稳态电能质量治理模式还是暂态电能质量治理模式。
[0065] 本发明还提供了一种增强型有源电力滤波器,包括:采集模块、信号处理模块以及逆变器;
[0066] 其中,采集模块用于实时采集负载电流信号,并对采集得到的负载电流信号进行滤波以及放大预处理;
[0067] 信号处理模块用于对电网系统上电之后,初始化增强型有源电力滤波器的运行模式标示,使得增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0;其中,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S为0时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为暂态运行模式,增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时,表示增强型有源电力滤波器的运行模式为稳态运行模式;当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=0时:
[0068] a、将预处理后的负载电流信号进行abc/dq变换,提取出负载电流的工频分量I;
[0069] b、将得到的工频分量I与设定的参考值I0作差得到差量ΔI;
[0070] 将差量ΔI与预设的阈值IBW对比,如果ΔI≤IBW,则认为电网系统未发生暂态冲击,维持S=0不变,继续执行稳态治理子系统,跳转第c步;如果ΔI>IBW,则电网系统中发生了暂态冲击,中断此时的稳态治理子系统,设置增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1,切换进入暂态治理子系统过程;
[0071] c、对进行abc/dq变换后的负载电流信号计算无功、负序、谐波电流的成分,合成控制指令,生成PWM信号;
[0072] 当增强型有源电力滤波器的运行模式标示S=1时:增强型有源电力滤波器将切换进入暂态治理子系统。
[0073] PWM信号对逆变器进行控制,其中,所述逆变器包括电压变换电路,以及与电压变换电路相连的储能装置,所述储能装置是超级电容或蓄电池
[0074] E‐APF的运行步骤
[0075] 图1为E‐APF的运行逻辑与步骤。当E‐APF正常运行时,将根据图2中的方式进行逻辑运行与切换。
[0076] 步骤如下:
[0077] 1、系统上电之后,立刻进行初始化,其中初始化后的S=0。
[0078] 2、初始化完成后,执行电流采集指令,将采集得到的负载电流信号进行预处理,如滤波、放大等。
[0079] 3、查询此时变量S的值,如果S=0,跳转第4步;如果S=1,跳转第8步。
[0080] 4、S=0,则进入稳态治理子系统。将预处理后的负载电流信号进行abc/dq变换,提取出负载电流的工频分量I。
[0081] 5、将得到的工频分量I与设定的工频分量参考值I0作差得到ΔI。
[0082] 6、将ΔI与设定的允许值IBW对比,如果ΔI≤IBW,则认为电网未发生暂态冲击,维持S=0不变,继续执行稳态治理子系统,跳转第7步;如果ΔI>IBW,则认为电网中发生了暂态冲击,则需中断此时的稳态治理子系统,置S=1,切换进入暂态治理子系统,跳转第8步。
[0083] 7、利用采集得到的电流信号,计算无功、负序、谐波电流的成分。并跳转至第13步。
[0084] 8、S=1,E‐APF将切换进入暂态治理子系统,接下来将结合图3控制逻辑,进行暂态电能质量的治理。(以治理交流系统中二阶暂态冲击为例)
[0085] 9、将采集并预处理后的负载电流信号i送入DSP设置的软件数据缓冲器BUFFER中,BUFFER数据整体右移,刷新BUFFER。其中负载电流i包括了稳态成分is=-ρtAssin(wt+θs)和暂态成分it=Ae sin(wtt+θt)。
[0086] 10、在线算法将利用BUFFER中的数据,进行特征参数的计算。求得上述稳态成分和暂态成分中的各个特征参数,如衰减系数、冲击幅值、振荡频率。
[0087] 11、对求得的暂态成分进行安全稳定性分析:
[0088] (1)如果是非收敛性的振荡,则立刻发出警告信号,切除不安全负载。维持S=1不变,并跳转至第8步。
[0089] (2)如果是收敛性的振荡,则计算出暂态冲击的峰值Im,对冲击程度进行预测。
[0090] 12、如果Im≤IsBW,则认为暂态冲击几乎无影响,电网可以承受。结束暂态治理子系统,并置S=0,切换进入稳态治理子系统,跳转至第4步。如果Im>IsBW,维持S=1不变,并计算暂态电流成分大小,跳转至第13步。
[0091] 13、合成控制指令。
[0092] 14、生成PWM信号。
[0093] 15、跳转至第2步。
[0094] 结果验证:本发明中给出了一种功能增强型的电能质量综合优化治理方案——增强型有源电力滤波器(E‐APF),并在MATLAB/Simulink仿真平台下对其正确性和有效性进行了仿真验证。
[0095] (a)暂态电能质量治理效果
[0096] E‐APF的仿真电路如图4所示。图4中主电路为三相交流系统,各相均带着RLC负载,某一时刻合闸,系统中将产生暂态冲击。将负荷电流进入检测,并在DSP中对电流信号进行分离暂、稳分离,从而计算出E‐APF的输出电流指令,并控制逆变器跟踪该指令电流以实现暂态冲击电流抑制。图5给出了MATLAB仿真结果,为了方便说明E‐APF的效果,图中将其中两相电流的波形进行了淡化处理,将其中一相的电流波形加粗突出。
[0097] 图5中的下图为负载侧的电流波形,为一个振荡的暂态冲击,图5中的上图为滤波之后电网侧的电流波形。经过E‐APF的滤波作用,在暂态电流刚发生变化,还未达到新的稳态值的时候,电网中频率约为3Hz,峰值达到1.2A的低频振荡就被抑制,而网侧基本上保持了平稳供电。
[0098] 相似地,在直流系统中搭建了类似的仿真模型,直流系统中抑制冲击电流的效果如图6所示。图6中的振荡波形为负载侧的暂态冲击,是一个衰减性的周期性振荡,图6中的直线为经过E‐APF滤波之后的网侧电流波形,显示网侧供电功率平稳无振荡,也即在暂态过程刚刚开始的时候,E‐APF就迅速计算出了该暂态过程中的重要参数,并且实现了暂态成分和稳态成分的分离,进一步控制逆变器输出补偿电流,从而显著地抑制了负荷工况改变所带来的冲击性功率。
[0099] 由此可知,在振荡过程刚刚开始的一段短时间之内,暂态冲击远远没有达到其最大值,E‐APF就能快速准确地计算出该暂态过程中的重要特征参数。E‐APF可据此预测出暂态过程的特性,并采取提前的、适当的控制策略,实现对暂态电能质量的治理,以达到良好的动静态特性,使暂态过程中的电流尖峰或振荡得到消除或明显抑制,从而避免了电网出现大的功率冲击和严重的电压波动,也即提高了电网的稳定性和安全性。
[0100] (b)稳态电能质量治理效果
[0101] E‐APF的稳态治理子系统将按照现有的APF的原理搭建,整体的电路拓扑可按照图1构建,此处不再赘述。E‐APF的稳态电能质量治理效果如图7所示。图7中的下图为治理前含有高次谐波的电网电流,图7中的上图为治理后的电网电流,波形畸变由治理前的25.23%降低到治理后的3.96%。
[0102] 综上所述,E‐APF有效地实现了全面治理电能质量问题,可治理无功、谐波、负序等稳态电能质量问题,也可有效解决电流浪涌、暂态冲击、电压暂降等典型的暂态电能质量。E‐APF有助于实现全面综合治理交流、直流系统中稳态、暂态电能质量问题,可全方位提高局域网的电能质量与安全稳定性,并减少经济损失。
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