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，為實現(xiàn)對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，可以實現(xiàn)諧波補償，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，本文針對當(dāng)前電力系統(tǒng)受到諧波污染，影響其運行功率控制等問題，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跟蹤

在不同的電子元器件運行環(huán)境下，其輸出電壓的具體數(shù)值不同。因此，在利用PR控制器對有源電力濾波進行控制時，應(yīng)當(dāng)先明確有源電力濾波的最大功率點，并對其進行跟蹤。當(dāng)控制點達到某一固定值時，PR控制器才能夠在條件允許的情況下，對電子元器件在運行過程中的最大輸出功率進行控制[4]。為保證對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，本文結(jié)合PR控制器的應(yīng)用優(yōu)勢，通過準(zhǔn)比例法對最大功率點進行跟蹤。具體跟蹤步驟為：

第一步，對PR控制器電源的輸入電壓添加一個變化量，在輸入電壓不斷改變的過程中，測量電源的電流和電壓。

第二步，根據(jù)實際測得數(shù)據(jù)對電源的輸出功率進行計算，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量值。

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

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

圖1 PR控制器調(diào)節(jié)過程示意圖

當(dāng)截止頻率w不斷增加，PR控制器的帶寬會不斷增加，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控制器的增益會隨之增加，以此確定PR控制器的增益數(shù)值。

1.2 控制補償策略

PR控制器在完成對有源電力濾波最大功率點跟蹤后，為進一步完善有源電力濾波控制的穩(wěn)定性，還需要在補償工程中，按照相應(yīng)的補償策略實施控制。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)具體表達式f（x）為：

式中：τ為補償電流平均滯后時間。

PR控制器的諧振頻率會隨著電子元器件的實際運行發(fā)生改變，因此在電網(wǎng)頻率不斷波動的情況下，仍然能夠保證一定的控制效果[5]。相關(guān)人員通過將一個PR控制器與電網(wǎng)實際頻率相關(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，以此達到對諧波的控制補償，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)備中的實用性，完成對有源電力濾波的控制。

2 對比實驗

為驗證本文提出的基于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)控制方法進行對比。選擇某生產(chǎn)企業(yè)常用機電裝置作為實驗對象。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。實驗過程中，將該機電裝置的功率設(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)控制方法對該機電裝置在運行過程中產(chǎn)生的有源電力濾波進行控制。通過電子表格記錄兩種控制方法的最終控制結(jié)果，將控制功率與實際所需功率進行比較，得出如圖2所示的實驗結(jié)果對比圖。

圖2 實驗結(jié)果對比圖

根據(jù)圖2中3條曲線對比可以看出，本文提出的控制方法在進行50次控制后，呈現(xiàn)出的控制效果明顯比傳統(tǒng)控制方法更符合實際需求功率的變化。在實驗過程中，利用PR控制器可以根據(jù)控制結(jié)果對控制信號進行實時調(diào)節(jié)，充分保證有源電力濾波的平穩(wěn)性。因此，通過實驗證明，本文提出的濾波控制方法具有更高的控制精度，并且在實際應(yīng)用中可行性更強。

3 結(jié)語

本文針對當(dāng)前電力企業(yè)存在的諧波污染問題，采用PR控制器，在電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行的前提條件下，實現(xiàn)對其有源電力濾波的控制。通過實驗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，從而增強電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，達到電力系統(tǒng)所需的控制效果。根據(jù)PR控制器的特點，還可將其應(yīng)用在環(huán)流抑制方面。今后通過更加深入的研究，可為電力系統(tǒng)提供全方位的安全保障。