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          智能型電力有源濾波器

          2020-12-23

          常用的諧波抑制方法包括改造或棄用諧波源型設備、裝設無源濾波器,以及采用電力有源濾波器。用戶側的改造一般很難實施,棄用電力電子設備和節能設備會增加電能的消耗,故很少采用。無源濾波器由電感、電容和電阻組成,受系統阻抗影響大,諧振點偏移會使其補償效果降低,如果諧振點諧波與電網背景諧波接近,很可能產生諧波放大和共振情況。電力有源濾波器具有等效成電流源的特性,不受電網參數影響,補償效果穩定。它有完善的保護措施,可靠性高。下面介紹一下智能型電力有源濾波器的四項技術特點。1采用混合型諧波檢測算法進行補償目前,電力有源濾波器的諧波檢測算法主要有兩種:一種是FFT(快速數字傅里葉變換)算法,另一種是基于瞬時無功理論的多次旋轉ip-iq檢測算法。兩種算法原理不同,實際效果也有很大不同,它們的比較如表1所示。表1FFT算法和ip-iq檢測算法的比較項目FFT算法ip-iq檢測算法算法原理迭代運算相量旋轉補償范圍任意次諧波特征諧波響應時間/ms>20>5負荷類型相對穩定變化較劇烈諧波選擇可以不可以為保證對不同諧波特性的負荷都具有良好的補償作用,電力有源濾波器采用混合型檢測算法及適配裁決機制,其運算流程如圖1所示。如果需要手動選擇補償的諧波次數,電力有源濾波器直接轉入FFT算法,否則對負載電流進行FFT統計,獲取主要諧波頻譜及諧波含量。在試算圖1混合型檢測算法流程中,它計算采用多次相量旋轉的ip-iq算法能否滿足補償精度的要求,如滿足,則采用ip-iq算法,否則采用FFT算法?;旌闲椭C波檢測算法可以根據諧波源的特點自動尋找最優的計算方法,從而在動態響應和穩態補償精度上達到平衡。它提高了電力有源濾波器在不同場合的適用性。2基于雙閉環的模糊控制電力有源濾波器的控制目標包括:(1)保證直流側電壓恒定;(2)輸出電流始終跟隨指令信號,并且偏差越小越好。在控制上,電力有源濾波器普遍采用雙閉環控制。雙閉環控制通過分析仿真和實驗獲取數據,建立輸入變量的隸屬度函數,在控制模塊中選擇符合變量特點的函數;從單變量線性控制規律和雙閉環耦合規律兩個方面建立模糊控制規則?;陔p閉環的模糊控制能反映輸入量的變化對控制參數的影響規律,實時調節參數值。3節電控制受市場環境及電網峰谷電價的影響,工業用戶 的用電功率一般波動比較大,比如冶金、化工類企業。大負荷一般發生在晚上,白天用電相對較少。電力有源濾波器能夠自動識別用電情況,大負荷時補償,無負荷時切除,以達到節能和延長設備使用壽命的目的。在原有控制策略中加入“節電模式”選項。在“節電模式”中,對用戶一段時間內的負荷功率求平均值,將輸出結果與預設的負荷功率閾值進行比較。結果大于零代表用戶在正常生產,需要有源濾波器投入使用,反之則維持停機。節電控制方法的原理如圖2所示。圖2節電控制原理人機界面上的節電模式設置如圖3所示。在人機界面上,功率閾值設定的權限開放給用戶,用戶可以根據實際情況自主選擇補償設備的工作時間。電力有源濾波器增加節電控制模式后,節電效果明顯。圖3人機界面上的節電模式設置4采用無主并聯模式擴容生產擴容時,諧波補償容量一般也需要隨之增加;在同一段母線上新增補償設備時,需要考慮多臺濾波器并聯的問題;單臺設備的補償容量不能滿足需求時,也要采用多臺濾波器并聯的方式實現擴容。并聯擴容的原理是從多臺并聯的有源濾波器中選擇一臺作為主設備,承擔系統電壓電流信號采集、諧波分析等功能,并計算出每個從設備需要輸出的諧波電流次數,再分別下發,從設備按接收到的數據實時輸出電流。

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