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智能型电力有源滤波器

2020-12-23

常用的谐波抑制方法包括改造或弃用谐波源型设备、装设无源滤波器,以及采用电力有源滤波器。用户侧的改造一般很难实施,弃用电力电子设备和节能设备会增加电能的消耗,故很少采用。无源滤波器由电感、电容和电阻组成,受系统阻抗影响大,谐振点偏移会使其补偿效果降低,如果谐振点谐波与电网背景谐波接近,很可能产生谐波放大和共振情况。电力有源滤波器具有等效成电流源的特性,不受电网参数影响,补偿效果稳定。它有完善的保护措施,可靠性高。下面介绍一下智能型电力有源滤波器的四项技术特点。1采用混合型谐波检测算法进行补偿目前,电力有源滤波器的谐波检测算法主要有两种:一种是FFT(快速数字傅里叶变换)算法,另一种是基于瞬时无功理论的多次旋转ip-iq检测算法。两种算法原理不同,实际效果也有很大不同,它们的比较如表1所示。表1FFT算法和ip-iq检测算法的比较项目FFT算法ip-iq检测算法算法原理迭代运算相量旋转补偿范围任意次谐波特征谐波响应时间/ms>20>5负荷类型相对稳定变化较剧烈谐波选择可以不可以为保证对不同谐波特性的负荷都具有良好的补偿作用,电力有源滤波器采用混合型检测算法及适配裁决机制,其运算流程如图1所示。如果需要手动选择补偿的谐波次数,电力有源滤波器直接转入FFT算法,否则对负载电流进行FFT统计,获取主要谐波频谱及谐波含量。在试算图1混合型检测算法流程中,它计算采用多次相量旋转的ip-iq算法能否满足补偿精度的要求,如满足,则采用ip-iq算法,否则采用FFT算法。混合型谐波检测算法可以根据谐波源的特点自动寻找最优的计算方法,从而在动态响应和稳态补偿精度上达到平衡。它提高了电力有源滤波器在不同场合的适用性。2基于双闭环的模糊控制电力有源滤波器的控制目标包括:(1)保证直流侧电压恒定;(2)输出电流始终跟随指令信号,并且偏差越小越好。在控制上,电力有源滤波器普遍采用双闭环控制。双闭环控制通过分析仿真和实验获取数据,建立输入变量的隶属度函数,在控制模块中选择符合变量特点的函数;从单变量线性控制规律和双闭环耦合规律两个方面建立模糊控制规则。基于双闭环的模糊控制能反映输入量的变化对控制参数的影响规律,实时调节参数值。3节电控制受市场环境及电网峰谷电价的影响,工业用户 的用电功率一般波动比较大,比如冶金、化工类企业。大负荷一般发生在晚上,白天用电相对较少。电力有源滤波器能够自动识别用电情况,大负荷时补偿,无负荷时切除,以达到节能和延长设备使用寿命的目的。在原有控制策略中加入“节电模式”选项。在“节电模式”中,对用户一段时间内的负荷功率求平均值,将输出结果与预设的负荷功率阈值进行比较。结果大于零代表用户在正常生产,需要有源滤波器投入使用,反之则维持停机。节电控制方法的原理如图2所示。图2节电控制原理人机界面上的节电模式设置如图3所示。在人机界面上,功率阈值设定的权限开放给用户,用户可以根据实际情况自主选择补偿设备的工作时间。电力有源滤波器增加节电控制模式后,节电效果明显。图3人机界面上的节电模式设置4采用无主并联模式扩容生产扩容时,谐波补偿容量一般也需要随之增加;在同一段母线上新增补偿设备时,需要考虑多台滤波器并联的问题;单台设备的补偿容量不能满足需求时,也要采用多台滤波器并联的方式实现扩容。并联扩容的原理是从多台并联的有源滤波器中选择一台作为主设备,承担系统电压电流信号采集、谐波分析等功能,并计算出每个从设备需要输出的谐波电流次数,再分别下发,从设备按接收到的数据实时输出电流。

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