有源电力滤波器参考补偿电流的最优控制.pdf

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1、煤炭工程第４８卷第１１期ＣＯＡＬＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＶｏｌ?４８，Ｎｏ?１１ｄｏｉ：１０?１１７９９／ｃｅ２０１６１１０２９有源电力滤波器参考补偿电流的最优控制房胜楠，刘扬，王毅颖（中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院，北京１０００８３）摘要：针对煤矿电网对电能质量治理的特殊要求，提出一种在网侧电压非正弦的情况下，计算ＡＰＦ参考补偿电流的新方法。通过分析所设定的约束条件得出目标函数、等式约束和不等式约束，建立拉格朗日乘子法数学模型；通过数学计算得出各次谐波的最优电导值，从而得到期望的网侧电流，实现网侧的功率因

2、数最大。该算法不需要复杂的迭代计算，实现简单且计算速度快，最后通过Ｍａｔｌａｂ仿真验证该算法的可行性。关键词：有源电力滤波器；谐波畸变率；拉格朗日乘子法；电导中图分类号：ＴＤ６０９文献标识码：Ａ文章编号：１６７１－０９５９（２０１６）１１⁃０１００⁃０４ＯｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆｒｅｆｅｒｅｎｃｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｆｏｒａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒＦＡＮＧＳｈｅｎｇ－ｎａｎ，ＬＩＵＹａｎｇ，ＷＡＮＧＹｉ－ｙｉｎｇ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｎｄＩｎｆ

3、ｏｒｍａｔｉｏｎＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｓｐｅｃｉａｌｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｐｏｗｅｒｑｕａｌｉｔｙｍａｎａｇｅｍｅｎｔｆｏｒｃｏａｌｍｉｎｅｐｏｗｅｒｇｒｉｄ，ａｎｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｔｒｏｌｏｆＡＰＦｒｅｆｅｒｅｎｃｅｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇｃｕｒｒｅｎｔｕｎｄｅｒｎｏｎｓｉｎｕｓｏｉｄａｌｓｕｐｐｌｙｖｏｌｔａｇｅｉｓｐｒｏｐｏｓｅ

4、ｄ．Ｂｙａｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｔｈｅｏｂｊｅｃｔｉｖｅｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｅｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｓｔｒａｉｎａｎｄｉｎｅｑｕａｌｉｔｙｃｏｎｓｔｒａｉｎａｒｅｏｂｔａｉｎｅｄａｎｄｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｍｏｄｅｌｏｆＬａｇｒａｎｇｅｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｍｅｔｈｏｄｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｏｂｔａｉｎｔｈｅｄｅｓｉｒｅｄｓｏｕｒｃｅｃｕｒｒｅｎｔａｎｄａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ，ｔｈｅｏｐｔｉｍａｌｃｏｎｄｕｃｔａｎｃ

5、ｅｆａｃｔｏｒｆｏｒｔｈｅｎｔｈｏｒｄｅｒｈａｒｍｏｎｉｃｉｓｍａｔｈｅｍａｔｉｃａｌｌｙｃａｌｃｕｌａｔｅｄ．Ａｓｔｈｉｓｃｏｎｔｒｏｌａｌｇｏｒｉｔｈｍｒｅｑｕｉｒｅｓｎｏｃｏｍｐｌｅｘｉｔｅｒａｔｉｖｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ，ｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｉｓｓｉｍｐｌｅａｎｄｆａｓｔ．ＴｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｈａｓｂｅｅｎｖａｌｉｄａｔｅｄｔｈｒｏｕｇｈＭａｔｌａｂｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆｉｌｔｅｒ；ｈａｒｍｏｎｉｃｄｉ

6、ｓｔｏｒｔｉｏｎ；Ｌａｇｒａｎｇｅｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒｍｅｔｈｏｄ；ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅｆａｃｔｏｒ目前，大量变频器、整流器等电力电子装置应用于煤波消除（ｐｅｒｆｅｃｔｈａｒｍｏｎｉｃｃａｎｃｅｌｌａｔｉｏｎ，ＰＨＣ），单位功率因数［１０－１４］炭生产，这些装置在提高煤炭产量的同时，也引起了许多（ｕｎｉｔｙｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ，ＵＰＦ）。在网侧电压平衡正弦的情问题。它们会产生大量的谐波，导致功率因数低下，引起况下，两种控制策略实现的效果是一样的，即网侧电流无电压跌落、闪变等电能质量问题。为了消除煤矿井下电网谐

7、波且功率因数为１。但是当网侧电压畸变时，这两种控制的谐波污染，多数煤矿企业一般在地面变电站集中治理非策略所能达到的效果不能同时实现。采用ＰＨＣ控制策略，线性负载引起的谐波污染，或者在主要的非线性负载处就可使网侧电流无谐波，但是网侧的功率因数会降低；采用地治理。文献［１－３］对煤矿矿井提升机运行系统进行了ＵＰＦ控制策略，虽然可以保证功率因数为１，但是由于补偿谐波电流分析后，采用了无源滤波装置进行谐波治理；文后网侧电流与电压会有相同的谐波、不平衡和相位，导致献［４］在提升机运行系统处安装了动态补偿性能更加优良网侧电流

8、总谐波畸变率超出约束值。可见，两种控制策略的并联型有源电力滤波器，进一步提高了谐波治理的效果；单独使用都有其优势和不足。基于煤矿井下电网对谐波和文献［５］针对煤矿井下１１４０Ｖ配电网谐波问题，研究了无功率因数的要求，本文将两种控制策略相结合，提出一种耦合变压器型并联有源滤波器。最优的控制策略，实现在满足电流总谐波畸变率（ＴＨＤ）、煤矿井下在进行谐波治理时，ＡＰＦ因其能动态