一种弱电网系统高次谐波的滤波方法和系统与流程

1.本发明属于电网谐波抑制领域，特别是涉及一种弱电网系统高次谐波的滤波方法和系统。


背景技术：

2.分散式风电机组的发展越来越广泛，在风电机组并网时易产生高次谐波谐振现象。谐振会造成机组跳闸故障，进而影响供电的可靠性和稳定性。
3.现有的消除电网谐振现象的方法是，在电网侧设置滤波器，滤波器通过抑制输入电网的谐波，来达到消除谐振现象的目的。但是若是发电机转子侧产生了谐波，该谐波通过转子侧和定子侧的电磁耦合和电网侧的放大后引起谐波能量会更大，容易造成严重的谐振，仅在电网侧采取常规方法无法去消除，而不能从源头解决，其滤波的效果会很差。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种弱电网系统高次谐波的滤波方法和系统，以解决现有技术中对于电网中发电机转子侧引起的谐波滤波效果差的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明所提供的一种弱电网系统高次谐波的滤波方法和系统的技术方案是：
6.一种弱电网系统高次谐波的滤波方法，该方法包括如下步骤：获取电网侧的谐波频率，采集发电机转子侧的在该谐波频率下的谐波电流；根据采集到的谐波电流判断电网侧的谐波是不是发电机的转子侧产生的，若不是，则利用网侧滤波方式消除该谐波，否则,则利用转子侧滤波方式消除该谐波。
7.有益效果是：通过获取与电网的谐波频率对应的转子侧谐波电流，来检测电网的谐波是不是由转子侧的谐波产生的，以及转子侧的谐波对电网的谐波影响大不大，如果影响不大，则通过电网侧现有的任意滤波方式对电网的谐波进行抑制；如果影响较大，则从源头解决电网谐波的问题，通过对转子侧的谐波进行滤波抑制，达到解决电网谐波的问题。通过分情况解决电网谐波的问题，来节约控制成本和提高控制的有效性，进一步解决了谐波引起谐振故障的问题，提高了电网和并网设备的安全性。
8.作为进一步地改进，判断电网侧的谐波是不是发电机的转子侧产生的方式是：若谐波电流幅值小于设定的幅值阈值，说明电网侧的谐波不是发电机的转子侧产生的，则利用网侧滤波方式消除该谐波；若谐波电流幅值大于等于设定的幅值阈值，说明电网侧的谐波是发电机的转子侧产生的，则利用转子侧滤波方式消除该谐波。
9.有益效果是：谐波电流的幅值越大，对应的对电网谐波的影响能力越大，因此通过谐波电流的幅值判断电网侧的谐波是不是发电机的转子侧产生的结果更准确、更可信。提高对电网谐波控制的精准性。
10.作为进一步地改进，谐波电流幅值小于设定的幅值阈值指的是谐波电流的尖峰值含有量以及平均值含有量均小于对应的设定阈值。
11.有益效果是：将谐波电流的尖峰值以及平均值结合起来用来判断电网侧谐波是不是转子侧谐波引起的，提高了判断的精准性。
12.作为进一步地改进，电网侧的谐波频率的计算公式为：其中，c为滤波设备的电容，l1、l2为滤波器设备的电容两侧的电感值，l
line
为电网侧到发电机侧的线路等效电感，lg电网侧等效电感。
13.作为进一步地改进，转子侧滤波采用移相滤波算法进行滤波。
14.有益效果是：移相滤波算法相对计算更简单，减少滤波计算的时间，提高滤波的控制速率。
15.作为进一步地改进，所述移相滤波算法的滤波方式为：获取上一时刻的谐波电流，生成与该谐波电流相位角相差180
°
的滤波电流，根据滤波电流对转子侧谐波进行滤波控制。
16.有益效果是：上一时刻的谐波电流与当前时刻的谐波电流相差不大，通过上一时刻的谐波电流的相位数据获取对应的滤波电流相位数据，用该滤波电流来对当前时刻的谐波电流进行抑制，通过波峰与波谷相互抵消的方式来降低当前谐波的峰值。
17.作为进一步地改进，通过延时方式获取上一时刻的谐波电流。
18.有益效果是：通过延时方式实现对上一时刻谐波电流的获取。
19.一种弱电网系统高次谐波的滤波系统，该系统包括处理器，处理器用于处理上述弱电网系统高次谐波谐振的滤波方法的任意一项实施例。
附图说明
20.图1为本发明中弱电网系统高次谐波的滤波方法的滤波设备结构图；
21.图2为本发明中弱电网系统高次谐波的滤波方法的转子侧滤波控制结构图。
具体实施方式
22.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明了，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
23.弱电网系统高次谐波的滤波方法实施例：
24.如图1-2所示，双馈发电机的定子与电网直接连接，双馈发电机的转子wr与定子相互连接，双馈发电机用于发电并将所发的电并入电网。弱电网系统高次谐波的滤波方法包括如下步骤：
25.1)获取电网侧的谐波频率。
26.如图1所示的一种滤波设备，通过该设备获取滤波设备的电气数据和电网侧的相关数据来得到电网侧的谐波频率，或者通过获取入网的电流、电压数据计算电网侧的谐波频率。具体的通过滤波设备获取的电网侧的谐波频率的计算公式为：
[0027][0028]
其中，c为滤波设备的电容，l1、l2为滤波器设备的电容两侧的电感值，l
line
为电网侧到发电机侧的线路等效电感，lg电网侧等效电感。
[0029]
2)采集发电机转子侧的在该谐波频率下的谐波电流。
[0030]
如图2所示，根据谐振频率谐波频率观测器和pwm逆变器的数据获取转子对应的谐波电流数据。
[0031]
3)判断用电网侧还是转子侧的滤波方式对电网谐波进行滤波抑制。
[0032]
根据该谐波电流判断电网侧的谐波是不是发电机的转子侧产生的，若谐波电流幅值小于设定的幅值阈值，说明电网侧的谐波不是发电机的转子侧产生的，则利用网侧滤波方式消除该谐波；若谐波电流幅值大于等于设定的幅值阈值，说明电网侧的谐波是发电机的转子侧产生的，则利用转子侧滤波方式消除该谐波。
[0033]
进一步的为了提高判断的准确性，谐波电流幅值小于设定的幅值阈值指的是谐波电流的尖峰值含有量以及平均值含有量均小于对应的设定阈值。
[0034]
具体的，设定阈值的设定依据是：
[0035]
谐波电流和谐波电压含有量的关系为：其中，sk公共连接点的三相短路容量(mva)；hruh为h次谐波电压含有量；ih为h次谐波电流(a)；un为并网点标称电压(kv)。
[0036]
谐波电流含有量：其中，i1为转子侧基波电流。
[0037]
根据现场数据测试验证及计算，设定判据为：
[0038]
转子侧谐振次谐波电压含有量大于0.3％，且网侧谐振次电流含有量除以转子侧对应次电流含有量大于2。
[0039]
由以上结论及公式，可以推出，转子侧谐波电流含有量对应的设定阀值为：且根据现场的需求，设定的阈值可以适当调整。
[0040]
转子侧和电网侧消除谐波的滤波方式可以是硬件滤波也可以是软件滤波的任意一种方式。
[0041]
4)优选的转子侧的滤波方式采用移相滤波算法进行滤波。
[0042]
具体的转子侧滤波方式为：获取上一时刻的谐波电流，获取与该谐波电流相位角相差180
°
的滤波电流，根据滤波电流对转子侧谐波进行滤波控制。
[0043]
如图2所示，通过对转子侧ird电流进行延时设计，同时调整电流控制换pi参数，保持移相后的转子谐振侧谐波电流i
′
rn
和未移相的i
rn
相位角相差180度，波峰与波谷能够相互抵消，有效降低了整体谐振次谐波输出尖峰值，从而避免了谐振现象。
[0044]
本发明通过获取与电网的谐波频率对应的转子侧谐波电流，来检测电网的谐波是不是由转子侧的谐波产生的，以及转子侧的谐波对电网的谐波影响大不大，如果影响不大，则通过电网侧现有的任意滤波方式对电网的谐波进行抑制；如果影响较大，则从源头解决电网谐波的问题，通过对转子侧的谐波进行滤波抑制，达到解决电网谐波的问题。通过分情
况解决电网谐波的问题，来节约控制成本和提高控制的有效性，进一步解决了谐波引起谐振故障的问题，提高了电网和并网设备的安全性。
[0045]
弱电网系统高次谐波的滤波系统实施例：
[0046]
弱电网系统高次谐波的滤波系统，该系统包括处理器，处理器用于处理上述弱电网系统高次谐波谐振的滤波方法的实施例，本实施例参照上述的弱电网系统高次谐波的滤波方法实施例，此处不再赘述。
[0047]
最后需要说明的是，以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细地说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行不需付出创造性劳动地修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种弱电网系统高次谐波的滤波方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：获取电网侧的谐波频率，采集发电机转子侧的在该谐波频率下的谐波电流；根据采集到的谐波电流判断电网侧的谐波是不是发电机的转子侧产生的，若是，则利用网侧滤波方式消除该谐波，否则则利用转子侧滤波方式消除该谐波。2.根据权利要求1所述的弱电网系统高次谐波的滤波方法，其特征在于，判断电网侧的谐波是不是发电机的转子侧产生的方式是：若谐波电流幅值小于设定的幅值阈值，说明电网侧的谐波不是发电机的转子侧产生的，则利用网侧滤波方式消除该谐波；若谐波电流幅值大于等于设定的幅值阈值，说明电网侧的谐波是发电机的转子侧产生的，则利用转子侧滤波方式消除该谐波。3.根据权利要求2所述的弱电网系统高次谐波的滤波方法，其特征在于，谐波电流幅值小于设定的幅值阈值指的是谐波电流的尖峰值含有量以及平均值含有量均小于对应的设定阈值。4.根据权利要求1所述的弱电网系统高次谐波的滤波方法，其特征在于，电网侧的谐波频率的计算公式为：其中，c为滤波设备的电容，l1、l2为滤波器设备的电容两侧的电感值，l
line
为电网侧到发电机侧的线路等效电感，l
g
电网侧等效电感。5.根据权利要求1-4任意一项所述的弱电网系统高次谐波的滤波方法，其特征在于，所述转子侧滤波采用移相滤波算法进行滤波。6.根据权利要求5所述的弱电网系统高次谐波的滤波方法，其特征在于，所述移相滤波算法的滤波方式为：获取上一时刻的谐波电流，生成与该谐波电流相位角相差180
°
的滤波电流，根据滤波电流对转子侧谐波进行滤波控制。7.根据权利要求6所述的弱电网系统高次谐波的滤波方法，其特征在于，通过延时方式获取上一时刻的谐波电流。8.一种弱电网系统高次谐波的滤波系统，其特征在于，该系统包括处理器，所述处理器用于处理权利要求1-7任意一项所述的弱电网系统高次谐波谐振的滤波方法。

技术总结
本发明涉及一种弱电网系统高次谐波的滤波方法和系统，属于电网谐波抑制领域，一种弱电网系统高次谐波的滤波方法包括如下步骤：获取电网侧的谐波频率，采集发电机转子侧的在该谐波频率下的谐波电流；根据采集到的谐波电流判断电网侧的谐波是不是发电机的转子侧产生的，若不是，则利用网侧滤波方式消除该谐波，否则，则利用转子侧滤波方式消除该谐波。从源头解决电网谐波的问题，通过对转子侧的谐波进行滤波抑制，达到解决电网谐波的问题。通过分情况解决电网谐波的问题，来节约控制成本和提高控制的有效性，进一步解决了谐波引起谐振故障的问题，提高了电网和并网设备的安全性。提高了电网和并网设备的安全性。提高了电网和并网设备的安全性。


技术研发人员：石磊 杨飞 王小龙 王建伟 李松博 武愈振 杨海锋
受保护的技术使用者：许昌许继风电科技有限公司
技术研发日：2023.06.08
技术公布日：2023/10/8