有源滤波器的谐波补偿控制方法、装置、设备及存储介质与流程

本技术涉及有源滤波器控制，尤其涉及一种有源滤波器的谐波补偿控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、在现代电力系统中，随着工业自动化、可再生能源接入以及电力电子装置的广泛应用，电力系统中非线性负载的占比显著增加。非线性负载在运行过程中会产生大量谐波电流，导致电力系统的电流波形和电压波形的畸变问题日益严重。因此，需要一种能够实现高效谐波抑制的有源滤波器控制方法。

2、现有技术中，一种典型方案通过引入改进的群智能优化算法对有源滤波器的控制参数进行全局搜索优化，再利用优化后的控制参数生成谐波补偿电流的参考指令。另一种方案通过改进的克拉克变换和滤波器设计，提升对标准基波的检测精度，进而生成谐波补偿电流的参考指令。

3、然而，现有技术难以适应负载动态变化和电力系统扰动的实时响应需求，从而影响谐波补偿电流的精准生成。

技术实现思路

1、本技术提供一种有源滤波器的谐波补偿控制方法、装置、设备及存储介质，用以解决现有技术存在的谐波补偿电流无法精准生成的技术问题。

2、第一方面，本技术提供一种有源滤波器的谐波补偿控制方法，包括：

3、采集三相电力系统的网侧电压和网侧电流；其中，所述三相电力系统用于为电力负荷系统供电，所述网侧电压表征所述三相电力系统与所述电力负荷系统中的用户进线总柜的连接处的电压，所述网侧电流表征所述三相电力系统与所述用户进线总柜的连接处的电流；

4、对所述网侧电压和网侧电流进行谐波分析，得到所述网侧电压的第一谐波分析结果和所述网侧电流的第二谐波分析结果；基于所述第一谐波分析结果和所述第二谐波分析结果，为电力负荷系统中的有源滤波器构建谐波补偿控制模型；

5、采用预设算法对所述谐波补偿控制模型进行局部求解，确定所述有源滤波器的参考电流；控制所述有源滤波器输出与所述参考电流相同的谐波补偿电流。

6、在一种可能的设计中，所述预设算法为信赖域投影梯度算法；

7、采用预设算法对所述谐波补偿控制模型进行局部求解，确定所述有源滤波器的参考电流，包括：

8、采用所述信赖域投影梯度算法对所述谐波补偿控制模型进行局部求解，得到各次谐波导纳系数；其中，所述各次谐波导纳系数表征在预设谐波频率下、所述三相电力系统的阻抗特性，所述预设谐波频率为标准基波频率的预设倍数的频率；

9、基于所述各次谐波导纳系数，计算各次谐波参考电流分量；基于所述各次谐波参考电流分量，生成所述有源滤波器的参考电流。

10、在一种可能的设计中，采用所述信赖域投影梯度算法对所述谐波补偿控制模型进行局部求解，包括:

11、基于预设局部二次模型模拟所述谐波补偿控制模型，采用所述信赖域投影梯度算法对所述预设局部二次模型进行求解；

12、在对所述预设局部二次模型进行求解的过程中，确定所述信赖域投影梯度算法所指示的所述预设局部二次模型的变量更新方向，将所述变量更新方向修正至所述谐波补偿控制模型的可行域范围内；以及，动态调整所述信赖域投影梯度算法的信赖域半径；

13、当所述信赖域投影梯度算法的下降梯度满足第一预设条件，或所述信赖域投影梯度算法的迭代次数满足第二预设条件时，停止对所述预设局部二次模型的求解。

14、在一种可能的设计中，所述第一谐波分析结果包括所述网侧电压的各次电压谐波分量和各次电压谐波分量有效值;所述第二谐波分析结果包括所述网侧电流的各次电流谐波分量和各次电流谐波分量有效值。

15、在一种可能的设计中，基于所述第一谐波分析结果和所述第二谐波分析结果，为电力负荷系统中的有源滤波器构建谐波补偿控制模型，包括：

16、基于所述各次电压谐波分量有效值和所述各次电流谐波分量有效值，计算所述三相电力系统的视在功率；

17、确定所述各次电流谐波分量有效值中、大于预设电流阈值的目标电流谐波分量有效值；

18、为所述目标电流谐波分量有效值设置预设惩罚项；并基于所述视在功率和所述预设惩罚项，定义优化目标；基于所述优化目标，为电力负荷系统中的有源滤波器构建谐波补偿控制模型。

19、在一种可能的设计中，所述方法还包括：

20、为所述谐波补偿控制模型设置电压总谐波畸变率约束、电压单次谐波畸变率约束和系统功率平衡约束；

21、其中，所述电压总谐波畸变率约束表征所述网侧电压的总谐波畸变率小于或等于第一预设阈值；所述电压单次谐波畸变率约束表征所述网侧电压的各次电压谐波分量的畸变率小于或等于第二预设阈值；所述系统功率平衡约束表征所述三相电力系统的有功功率处于预设平衡状态。

22、在一种可能的设计中，所述方法还包括：

23、采集所述三相电力系统的负载电流，对所述负载电流进行谐波分析，确定所述负载电流的各次电流谐波分量和各次电流谐波分量有效值；其中，所述负载电流表征流经所述电力负荷系统包括的用电终端的电流；

24、获取所述网侧电流的各次电流谐波分量有效值中、大于预设电流阈值的目标电流谐波分量有效值，以及所述目标电流谐波分量有效值对应的目标谐波次数及其目标电流谐波分量；

25、将各负载电流在所述目标谐波次数下的电流谐波分量、与所述目标电流谐波分量进行匹配，确定与所述目标电流谐波分量匹配成功的电流谐波分量所对应的目标负载电流；

26、确定所述目标负载电流对应的用电终端，并将所述有源滤波器输出的谐波补偿电流注入所述用电终端。

27、第二方面，本技术提供一种有源滤波器的谐波补偿控制装置，包括：

28、采集模块，用于采集三相电力系统的网侧电压和网侧电流；其中，所述三相电力系统用于为电力负荷系统供电，所述网侧电压表征所述三相电力系统与所述电力负荷系统中的用户进线总柜的连接处的电压，所述网侧电流表征所述三相电力系统与所述用户进线总柜的连接处的电流；

29、分析模块，用于对所述网侧电压和网侧电流进行谐波分析，得到所述网侧电压的第一谐波分析结果和所述网侧电流的第二谐波分析结果；

30、构建模块，用于基于所述第一谐波分析结果和所述第二谐波分析结果，为电力负荷系统中的有源滤波器构建谐波补偿控制模型；

31、求解模块，用于采用预设算法对所述谐波补偿控制模型进行局部求解，确定所述有源滤波器的参考电流；

32、控制模块，用于控制所述有源滤波器输出与所述参考电流相同的谐波补偿电流。

33、在一种可能的设计中，所述预设算法为信赖域投影梯度算法；

34、所述求解模块，包括：

35、求解子模块，用于采用所述信赖域投影梯度算法对所述谐波补偿控制模型进行局部求解，得到各次谐波导纳系数；其中，所述各次谐波导纳系数表征在预设谐波频率下、所述三相电力系统的阻抗特性，所述预设谐波频率为标准基波频率的预设倍数的频率；

36、第一计算子模块，用于基于所述各次谐波导纳系数，计算各次谐波参考电流分量；

37、生成子模块，用于基于所述各次谐波参考电流分量，生成所述有源滤波器的参考电流。

38、在一种可能的设计中，所述求解子模块，包括：

39、处理组件，用于基于预设局部二次模型模拟所述谐波补偿控制模型，采用所述信赖域投影梯度算法对所述预设局部二次模型进行求解；

40、确定组件，用于在对所述预设局部二次模型进行求解的过程中，确定所述信赖域投影梯度算法所指示的所述预设局部二次模型的变量更新方向；

41、修正组件，用于将所述变量更新方向修正至所述谐波补偿控制模型的可行域范围内；

42、调整组件，用于动态调整所述信赖域投影梯度算法的信赖域半径；

43、所述处理组件，还用于当所述信赖域投影梯度算法的下降梯度满足第一预设条件，或所述信赖域投影梯度算法的迭代次数满足第二预设条件时，停止对所述预设局部二次模型的求解。

44、在一种可能的设计中，所述第一谐波分析结果包括所述网侧电压的各次电压谐波分量和各次电压谐波分量有效值;所述第二谐波分析结果包括所述网侧电流的各次电流谐波分量和各次电流谐波分量有效值。

45、在一种可能的设计中，所述构建模块，包括：

46、第二计算子模块，用于基于所述各次电压谐波分量有效值和所述各次电流谐波分量有效值，计算所述三相电力系统的视在功率；

47、确定子模块，用于确定所述各次电流谐波分量有效值中、大于预设电流阈值的目标电流谐波分量有效值；

48、设置子模块，用于为所述目标电流谐波分量有效值设置预设惩罚项；

49、定义子模块，用于基于所述视在功率和所述预设惩罚项，定义优化目标；

50、构建子模块，用于基于所述优化目标，为电力负荷系统中的有源滤波器构建谐波补偿控制模型。

51、在一种可能的设计中，所述设置子模块，还用于：

52、为所述谐波补偿控制模型设置电压总谐波畸变率约束、电压单次谐波畸变率约束和系统功率平衡约束；

53、其中，所述电压总谐波畸变率约束表征所述网侧电压的总谐波畸变率小于或等于第一预设阈值；所述电压单次谐波畸变率约束表征所述网侧电压的各次电压谐波分量的畸变率小于或等于第二预设阈值；所述系统功率平衡约束表征所述三相电力系统的有功功率处于预设平衡状态。

54、在一种可能的设计中，所述采集模块，还用于采集所述三相电力系统的负载电流；

55、所述分析模块，还用于对所述负载电流进行谐波分析，确定所述负载电流的各次电流谐波分量和各次电流谐波分量有效值；其中，所述负载电流表征流经所述电力负荷系统包括的用电终端的电流；

56、所述有源滤波器的谐波补偿控制装置，还包括：获取模块、匹配模块、注入模块；

57、所述获取模块，用于获取所述网侧电流的各次电流谐波分量有效值中、大于预设电流阈值的目标电流谐波分量有效值，以及所述目标电流谐波分量有效值对应的目标谐波次数及其目标电流谐波分量；

58、所述匹配模块，用于将各负载电流在所述目标谐波次数下的电流谐波分量、与所述目标电流谐波分量进行匹配，确定与所述目标电流谐波分量匹配成功的电流谐波分量所对应的目标负载电流；

59、所述注入模块，用于确定所述目标负载电流对应的用电终端，并将所述有源滤波器输出的谐波补偿电流注入所述用电终端。

60、第三方面，本技术提供一种电子设备，包括：至少一个处理器和存储器；所述存储器存储计算机执行指令；所述至少一个处理器执行所述存储器存储的计算机执行指令，使得所述至少一个处理器执行如上第一方面以及各种可能的设计所述的方法。

61、第四方面，本技术实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上第一方面以及各种可能的设计所述的方法。

62、第五方面，本技术实施例提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上第一方面以及各种可能的设计所述的方法。

63、本技术提供的有源滤波器的谐波补偿控制方法、装置、设备及存储介质，采集三相电力系统的网侧电压和网侧电流。其中，三相电力系统用于为电力负荷系统供电，网侧电压表征三相电力系统与电力负荷系统中的用户进线总柜的连接处的电压，网侧电流表征三相电力系统与用户进线总柜的连接处的电流。然后对网侧电压和网侧电流进行谐波分析，得到网侧电压的第一谐波分析结果和网侧电流的第二谐波分析结果。再基于第一谐波分析结果和第二谐波分析结果，为电力负荷系统中的有源滤波器构建谐波补偿控制模型。进一步的，采用预设算法对谐波补偿控制模型进行局部求解，确定有源滤波器的参考电流，从而控制有源滤波器输出与参考电流相同的谐波补偿电流。结合第一谐波分析结果和第二谐波分析结果，为谐波补偿控制模型引入多个动态约束条件，确保各次谐波分量均满足电能质量标准。此外，采用信赖域投影梯度算法对谐波补偿控制模型进行局部求解，在显著降低计算复杂度的同时，还提升了算法收敛速度，从而适应负载动态变化和三相电力系统扰动的实时响应需求。因此，本技术将引入动态约束条件的模型构建和信赖域投影梯度算法相结合，控制有源滤波器精准生成所需的谐波补偿电流。