郁 菲

（北京惠通盛電力工程有限責(zé)任公司，北京100045）

0 引言

當(dāng)前全球能源互聯(lián)網(wǎng)、智能配電網(wǎng)快速發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)對(duì)電力資源的高效利用，電力電子技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各電力系統(tǒng)當(dāng)中[1]。然而，電子元器件的廣泛應(yīng)用，使得電力系統(tǒng)受到了嚴(yán)重的諧波污染，不僅威脅著電力企業(yè)自身的安全運(yùn)行，還在一定程度上影響著周圍電氣環(huán)境[2]。PR控制器是一種準(zhǔn)比例諧振控制裝置，可以實(shí)現(xiàn)諧波補(bǔ)償，并在一定程度上增加電力系統(tǒng)特征諧波的等效阻抗[3]。因此，本文針對(duì)當(dāng)前電力系統(tǒng)受到諧波污染，影響其運(yùn)行功率控制等問(wèn)題，開展了基于PR控制器的有源電力濾波控制方法研究。

1 有源電力濾波控制方法

1.1 基于PR控制器的有源電力濾波最大功率點(diǎn)跟蹤

在不同的電子元器件運(yùn)行環(huán)境下，其輸出電壓的具體數(shù)值不同。因此，在利用PR控制器對(duì)有源電力濾波進(jìn)行控制時(shí)，應(yīng)當(dāng)先明確有源電力濾波的最大功率點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行跟蹤。當(dāng)控制點(diǎn)達(dá)到某一固定值時(shí)，PR控制器才能夠在條件允許的情況下，對(duì)電子元器件在運(yùn)行過(guò)程中的最大輸出功率進(jìn)行控制[4]。為保證對(duì)電力能源的最大化利用，并在周圍不同因素影響下，找出最大功率點(diǎn)，本文結(jié)合PR控制器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，通過(guò)準(zhǔn)比例法對(duì)最大功率點(diǎn)進(jìn)行跟蹤。具體跟蹤步驟為：

第一步，對(duì)PR控制器電源的輸入電壓添加一個(gè)變化量，在輸入電壓不斷改變的過(guò)程中，測(cè)量電源的電流和電壓。

第二步，根據(jù)實(shí)際測(cè)得數(shù)據(jù)對(duì)電源的輸出功率進(jìn)行計(jì)算，并將新的輸入值輸入，重復(fù)第一步操作得到新的輸出功率測(cè)量值。

第三步，將兩種數(shù)值進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)對(duì)比結(jié)果完成對(duì)PR控制器的控制調(diào)節(jié)。

圖1為PR控制器調(diào)節(jié)過(guò)程示意圖，K為不影響PR控制器的帶寬；w為截止頻率；s為控制時(shí)間。

圖1 PR控制器調(diào)節(jié)過(guò)程示意圖

當(dāng)截止頻率w不斷增加，PR控制器的帶寬會(huì)不斷增加，但K不影響PR控制器的帶寬，而與PR控制器的增益呈現(xiàn)出正比例關(guān)系。當(dāng)比例增益增加，PR控制器的增益會(huì)隨之增加，以此確定PR控制器的增益數(shù)值。

1.2 控制補(bǔ)償策略

PR控制器在完成對(duì)有源電力濾波最大功率點(diǎn)跟蹤后，為進(jìn)一步完善有源電力濾波控制的穩(wěn)定性，還需要在補(bǔ)償工程中，按照相應(yīng)的補(bǔ)償策略實(shí)施控制。將本文上述獲取的PR控制器增益值代入到傳遞函數(shù)當(dāng)中，其函數(shù)具體表達(dá)式f（x）為：

式中：τ為補(bǔ)償電流平均滯后時(shí)間。

PR控制器的諧振頻率會(huì)隨著電子元器件的實(shí)際運(yùn)行發(fā)生改變，因此在電網(wǎng)頻率不斷波動(dòng)的情況下，仍然能夠保證一定的控制效果[5]。相關(guān)人員通過(guò)將一個(gè)PR控制器與電網(wǎng)實(shí)際頻率相關(guān)聯(lián)，更新PR控制器增益數(shù)值，使電網(wǎng)頻率始終保持在與諧振相匹配的狀態(tài)下，以此達(dá)到對(duì)諧波的控制補(bǔ)償，從而在兼顧控制效果的情況下，提升該控制方法在更多電力設(shè)備中的實(shí)用性，完成對(duì)有源電力濾波的控制。

2 對(duì)比實(shí)驗(yàn)

為驗(yàn)證本文提出的基于PR控制器的有源電力濾波控制方法在實(shí)際應(yīng)用中具有一定的可行性，將該方法與傳統(tǒng)控制方法進(jìn)行對(duì)比。選擇某生產(chǎn)企業(yè)常用機(jī)電裝置作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。該裝置功率為18.5 kW，光伏電池總功率為34.5 kW，電池容量為22.5 kW，母線總電壓為220 V。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，將該機(jī)電裝置的功率設(shè)置為4.5 kW、5.0 kW、5.5 kW、6.0 kW和6.5 kW。分別利用本文提出的控制方法與傳統(tǒng)控制方法對(duì)該機(jī)電裝置在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的有源電力濾波進(jìn)行控制。通過(guò)電子表格記錄兩種控制方法的最終控制結(jié)果，將控制功率與實(shí)際所需功率進(jìn)行比較，得出如圖2所示的實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖。

圖2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖

根據(jù)圖2中3條曲線對(duì)比可以看出，本文提出的控制方法在進(jìn)行50次控制后，呈現(xiàn)出的控制效果明顯比傳統(tǒng)控制方法更符合實(shí)際需求功率的變化。在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，利用PR控制器可以根據(jù)控制結(jié)果對(duì)控制信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)，充分保證有源電力濾波的平穩(wěn)性。因此，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，本文提出的濾波控制方法具有更高的控制精度，并且在實(shí)際應(yīng)用中可行性更強(qiáng)。

3 結(jié)語(yǔ)

本文針對(duì)當(dāng)前電力企業(yè)存在的諧波污染問(wèn)題，采用PR控制器，在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的前提條件下，實(shí)現(xiàn)對(duì)其有源電力濾波的控制。通過(guò)實(shí)驗(yàn)初步證明了該控制方法的可行性，有效降低了PR控制器帶寬，從而增強(qiáng)電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，達(dá)到電力系統(tǒng)所需的控制效果。根據(jù)PR控制器的特點(diǎn)，還可將其應(yīng)用在環(huán)流抑制方面。今后通過(guò)更加深入的研究，可為電力系統(tǒng)提供全方位的安全保障。