基于有源调谐控制策略的可选谐波滤波技术研究

Aiming at the harmonic mitigation characteristics of interleacing of distributed generation and small nonlinear loads in micro-grid and high voltage and high power in HVDC station, a new hybrid active power filter and its tuning control strategy without detecting of both source current and load current is presented. This hybrid filter is composed of an active power filter with low voltage and small capacity, and a passive power filter with high voltage and large capacity, and characterize that the active filter is directly parallel with the filter reactor and adopting a tuning control strategy. So that the active filter has a lower voltage and smaller capacity, and the controller does not need any current information outside of the hybrid filter. . Around this new hybrid filter, research the tuning control strategy and its implementation structure aiming at eliminate filter’s detuning degree, demonstrate the flexible protection of harmonic over-current based on "active detuning" concept when the filter suffered the over-current due to the increasing of nonlinear loads. Discus the way to achieve integration of auto-tuning in normal condition and detuning in over-current condition, to realize the maximum compensation benefit with a limited harmonic current. Taking the demand of hybrid active power filter with tuning control method as the driver, presents a blind-less detection method of filter’s detuning degree, filter harmonic current oriented phase control and detuning degree elimination aimed magnitude control of harmonic compensation current from the active power filter.

针对微电网中电源与负荷呈散小交织和HVDC系统的高压大容量的特点，提出一种无需检测负荷电流和电源电流的混合有源滤波器及其调谐控制策略。混合有源滤波器由低压小容量有源滤波器和高压大容量无源滤波器组成，其特征在于有源滤波器与无源滤波电抗器直接并联、有源滤波器采用调谐控制策略，其效果是有源部分电压低、容量小，在线调控无需采样负荷电流或电源电流。. 围绕这种新型混合滤波器，研究以滤波器谐波失谐度为控制目标的调谐控制策略及其实现结构，论证基于“主动脱谐”理念的滤波器谐波过电流柔性保护原理，探讨正常工况下的自动调谐与谐波过电流工况下的主动脱谐两种策略的统一融合，实现谐波限流情况下的最大补偿效益。以调谐控制型混合有源滤波器的需求为驱动，解决滤波器失谐度的无盲区检测方法、滤波器谐波电流定向的谐波补偿电流相位控制和以消除失谐度为目标的谐波补偿电流幅值控制等共性科学技术问题。

针对微电网中电源与负荷呈散小交织和HVDC系统的高压大容量的特点，本项目研究了一种基于单调谐滤波器结构与采用调谐控制策略有源滤波器有机结合的调谐控制型混合有源滤波器，着重对滤波器的控制策略、失谐度检测方法、谐波过电流防护等方面进行了研究，为滤波器的开发实践提供了完整的理论依据和切实的技术支撑，主要研究成果如下：.提出了一种以消除滤波器失谐为控制目标的混合滤波器分相、分次有源调谐控制策略及其实现方法。提出了滤波器系统的一种实现结构，建立了系统等值电路和数学模型，分析了混合滤波器的工作机理，研究了有源调谐策略及其实现方法。该控制策略的基本特征在于控制信号均取自于系统本身，而不依赖传统混合滤波器控制所需的电源电流或负载电流，适用于含分布式电源和分布式负荷在内的微电网等所有配电网的谐波治理。.提出了一种利用滤波电抗器谐波电压和滤波电容器谐波电压的调谐滤波器失谐度的无盲区检测方法。开发了失谐度检测终端，及时向有源调谐装置反馈滤波器的当前调谐状态。该检测方法的基本特征在于不再需要检测理想滤波情况下谐波分量趋于零的滤波系统母线电压，而是采用滤波电抗器与滤波电容器的谐波电压之差来反映滤波器的失谐度，因而有效解决了失谐度检测盲区问题，提高了检测精度和稳定性。.提出了一种基于脱谐原理的谐波过电流柔性保护功能的控制策略，分析了有源调谐控制策略与谐波过电流柔性保护控制策略的高度统一性，进而研究了一种谐波限流保护与调谐控制的融合实现方法。当滤波器发生谐波过电流时，滤波器通过主动失谐来限制谐波电流，在谐波过电流消失后又可自动恢复到之前的良好调谐状态，保障了滤波器在不出现谐波过电流的前提下最大程度地提供谐波抑制和无功补偿功能。.根据具体应用场所的测试结果，完成了调谐控制型混合有源滤波装置的成套系统设计和应用试验，表明了本项目研究开发的调谐控制型混合有源电力滤波器的关键技术的正确性和实用性。