有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出一種有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法及系統(tǒng)，包括：接收三相電力網(wǎng)的原三相坐標(biāo)電流，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣將其轉(zhuǎn)換為原兩相坐標(biāo)電流；通過虛擬電壓將原兩相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為有功電流分量和無功電流分量；卡爾曼濾波器進(jìn)行濾波，輸出有功電流分量和無功電流分量的直流分量；PI調(diào)節(jié)器進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量；通過虛擬電壓進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成后兩相坐標(biāo)電流；通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成原三相坐標(biāo)電流的基波電流；將原三相坐標(biāo)電流和基波電流作差，生成諧波電流；向三相電力網(wǎng)中注入與諧波電流幅值相等、相位相反的電流，以實現(xiàn)諧波補(bǔ)償。本發(fā)明可以消除電網(wǎng)中的諧波。
【專利說明】
有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法及系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力領(lǐng)域，特別涉及的是一種有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，大量由電力電子開關(guān)構(gòu)成的、具有非線性特性的用電 設(shè)備。廣泛應(yīng)用于冶金、鋼鐵、交通、化工等工業(yè)領(lǐng)域。如電解裝置、電氣機(jī)車、乳制機(jī)械、高 頻爐等使電網(wǎng)中的諧波污染狀況日益嚴(yán)重。電網(wǎng)中的高次諧波會造成旋轉(zhuǎn)電機(jī)和變壓器過 熱。使電力電容器組工作不正常，甚至造成熱擊穿損壞。對電力系統(tǒng)中的發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、繼 電保護(hù)自動裝置和電能計量等也有很大危害。嚴(yán)重時會引發(fā)誤動作;造成重大事故。諧波污 染對通信、計算機(jī)系統(tǒng)、高精度加工機(jī)械，檢測儀表等用電設(shè)備也有嚴(yán)重的干擾。因此，必須 采取有效的措施來消除電網(wǎng)中的高次諧波。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法及系統(tǒng)，消 除電網(wǎng)中的諧波，避免諧波對通信設(shè)備和電子設(shè)備等產(chǎn)生嚴(yán)重干擾。
[0004] 為解決上述問題，本發(fā)明提出一種有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法，包括以下步驟：
[0005] S1:接收三相電力網(wǎng)的原三相坐標(biāo)電流，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣將原三相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn) 換為原兩相坐標(biāo)電流；
[0006] S2:接收虛擬電壓，通過虛擬電壓將所述原兩相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為有功電流分量和 無功電流分量；
[0007] S3:將所述有功電流分量和無功電流分量輸入到卡爾曼濾波器中進(jìn)行濾波，輸出 有功電流分量和無功電流分量的直流分量，所述卡爾曼濾波器包括公式(6)和(7):
[0010] 其中，ip、iq分別為有功電流分量和無功電流分量，& &分別為i p、iq的直流分 、 量，Kk為卡爾曼濾波的增益；
[0011] S4:將所述有功電流分量和無功電流分量的直流分量輸入到PI調(diào)節(jié)器中進(jìn)行PI調(diào) 節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量；
[0012] S5:將經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量通過所述虛擬電 壓進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成后兩相坐標(biāo)電流；
[0013] S6:將所述后兩相坐標(biāo)電流通過所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成 原三相坐標(biāo)電流的基波電流；
[0014] S7:將所述原三相坐標(biāo)電流和所述基波電流作差，生成諧波電流；
[0015] S8:向三相電力網(wǎng)中注入與所述諧波電流幅值相等、相位相反的電流，以實現(xiàn)諧波 補(bǔ)償。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣為
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述虛擬電壓為通過鎖相環(huán)獲得與三相電力網(wǎng)的一相 電壓同相位的正弦信號和余弦信號，所述虛擬電壓為
[0020]其中，ω?為該一相電壓的相位。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟S4和S5之間還包括步驟S41:獲得有源電力 濾波器的直流側(cè)信號和直流側(cè)參考信號的差值，將所述差值作為補(bǔ)償電流與所述有功電流 分量的直流分量相加，將所述有功電流分量的直流分量替換為相加后的值。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，在所述步驟S8中，通過可控功率半導(dǎo)體器件向三相電 力網(wǎng)中注入與所述諧波電流幅值相等、相位相反的電流。
[0023] 本發(fā)明還提供一種有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，包括：
[0024]坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器，用以接收三相電力網(wǎng)的原三相坐標(biāo)電流，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣將原三 相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為原兩相坐標(biāo)電流；
[0025] 有功無功電流轉(zhuǎn)換器，連接所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器并接收所述原兩相坐標(biāo)電流，用以接 收虛擬電壓，并通過虛擬電壓將所述原兩相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為有功電流分量和無功電流分 量；
[0026] 卡爾曼濾波器，用以，在兩個輸入端接收所述有功電流分量和無功電流分量，進(jìn)行 卡爾曼濾波，在兩個輸出端輸出有功電流分量和無功電流分量的直流分量，所述卡爾曼濾 波器包括公式(6)和(7):
[0029] 其中，iP、iq分別為有功電流分量和無功電流分量，^分別為iP、i q的直流分 量，Kk為卡爾曼濾波的增益；
[0030] 第一 PI調(diào)節(jié)器，連接所述卡爾曼濾波器的一個輸出端，用以接收所述有功電流分 量的直流分量，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的有功電流分量的直流分量；
[0031] 第二PI調(diào)節(jié)器，連接所述卡爾曼濾波器的另一個輸出端，用以接收所述無功電流 分量的直流分量，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的無功電流分量的直流分量；
[0032] 有功無功電流反轉(zhuǎn)換器，連接所述第一 PI調(diào)節(jié)器和第二PI調(diào)節(jié)器，用以接收所述 虛擬電壓，并將經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量通過所述虛擬電 壓進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成并輸出后兩相坐標(biāo)電流；
[0033] 坐標(biāo)反轉(zhuǎn)換器，連接所述有功無功電流反轉(zhuǎn)換器，用以將所述后兩相坐標(biāo)電流通 過所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成原三相坐標(biāo)電流的基波電流；
[0034] 諧波電流生成器，連接所述坐標(biāo)反轉(zhuǎn)換器，用以接收所述基板電流和原三相坐標(biāo) 電流，并將所述原三相坐標(biāo)電流和所述基波電流作差，生成并輸出諧波電流；
[0035] 電流補(bǔ)償電路，用以接收所述諧波電流，并向三相電力網(wǎng)中注入與所述諧波電流 幅值相等、相位相反的電流，以實現(xiàn)諧波補(bǔ)償。
[0036] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣為
[0038]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括鎖相環(huán)，用以獲得與三相電力網(wǎng)的一相電壓同 相位的正弦信號和余弦信號，生成并輸出所述虛擬電壓;所述虛擬電壓為
[0040] 其中，ω?為該一相電壓的相位。
[0041] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括有功電流補(bǔ)償器，用以獲得有源電力濾波器的 直流側(cè)信號和直流側(cè)參考信號的差值，將所述差值作為補(bǔ)償電流與所述有功電流分量的直 流分量相加，將所述有功電流分量的直流分量替換為相加后的值并輸出。
[0042] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述電流補(bǔ)償電路包括：
[0043] 反諧波電流生成器，用以生成與所述諧波電流幅值相等、相位相反的反諧波電流， 并輸出所述反諧波電流；
[0044]可控功率半導(dǎo)體器件，連接所述反諧波電流生成器，用以向所述三相電力網(wǎng)中注 入所述反諧波電流。
[0045] 采用上述技術(shù)方案后，本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下有益效果：
[0046] 卡爾曼濾波替代低通濾波，卡爾曼濾波可以得到更優(yōu)的濾波而且是時域濾波器， 產(chǎn)生與該諧波電流大小相等而極性相反的反諧波電流，補(bǔ)償電力網(wǎng)，從而消除電力網(wǎng)中的 諧波，通過卡爾曼濾波能對頻率和幅值都變化的諧波進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng) 阻抗的影響；
[0047] 融合卡爾曼濾波法，當(dāng)三相電壓不對稱或者有畸變時，檢測誤差較小，克服電網(wǎng)電 壓畸變對諧波檢測帶來的不利影響，不受電壓畸變和不平衡的影響且易于實現(xiàn)，并且避免 了低通濾波器的使用，給檢測帶來延時，同時實時性和檢測精度不是很好；
[0048] 增加電流補(bǔ)償，卡爾曼濾波器之后，加上校正器(ΡΙ調(diào)節(jié)器），用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定 性和控制精度，同時具有更好的實時性和檢測精度。
【附圖說明】
[0049] 圖1是本發(fā)明實施例的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法的流程示意圖；
[0050] 圖2是本發(fā)明實施例的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
[0051] 圖3是本發(fā)明實施例的三相電力網(wǎng)的電流補(bǔ)償前的仿真波形圖；
[0052] 圖4是本發(fā)明實施例的三相電力網(wǎng)的電流補(bǔ)償后的仿真波形圖；
[0053] 圖5是本發(fā)明實施例的單相諧波電流的波形圖；
[0054] 圖6是本發(fā)明實施例的單相電流補(bǔ)償前的電流及FTT的分析；
[0055] 圖7是本發(fā)明實施例的單相電流補(bǔ)償后的電流及FTT的分析。
【具體實施方式】
[0056]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的【具體實施方式】做詳細(xì)的說明。
[0057]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施的限制。
[0058]參看圖1，本實施例的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法，包括以下步驟：
[0059] S1:接收三相電力網(wǎng)的原三相坐標(biāo)電流，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣將原三相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn) 換為原兩相坐標(biāo)電流；
[0060] S2:接收虛擬電壓，通過虛擬電壓將所述原兩相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為有功電流分量和 無功電流分量；
[0061] S3:將所述有功電流分量和無功電流分量輸入到卡爾曼濾波器中進(jìn)行濾波，輸出 有功電流分量和無功電流分量的直流分量，所述卡爾曼濾波器包括公式(6)和(7):
[0064] 其中，iP、iq分別為有功電流分量和無功電流分量，& ^分別為iP、iq的直流分 量，Kk為卡爾曼濾波的增益；
[0065] S4:將所述有功電流分量和無功電流分量的直流分量輸入到PI調(diào)節(jié)器中進(jìn)行PI調(diào) 節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量；
[0066] S5:將經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量通過所述虛擬電 壓進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成后兩相坐標(biāo)電流；
[0067] S6:將所述后兩相坐標(biāo)電流通過所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成 原三相坐標(biāo)電流的基波電流；
[0068] S7:將所述原三相坐標(biāo)電流和所述基波電流作差，生成諧波電流；
[0069] S8:向三相電力網(wǎng)中注入與所述諧波電流幅值相等、相位相反的電流，以實現(xiàn)諧波 補(bǔ)償。
[0070] 參看圖1和圖2,下面對有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法進(jìn)行具體的描述。
[0071] 在步驟S1中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器1接收三相電力網(wǎng)的原三相坐標(biāo)電流丨3、^、丨。，通過坐標(biāo) 轉(zhuǎn)換矩陣將原三相坐標(biāo)電流i a、ib、ic轉(zhuǎn)換為原兩相坐標(biāo)電流三相三線制電流變換中， 從abc三相坐標(biāo)轉(zhuǎn)兩相坐標(biāo)αβ時，用到了 2 X 3的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣。
[0072]在一個實施例中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣為
[0074] 原三相坐標(biāo)電流ia、ib、ic乘以坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣即可實現(xiàn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。
[0075] 在步驟S2中，有功無功電流轉(zhuǎn)換器2接收虛擬電壓，通過虛擬電壓將步驟S1中得到 的原兩相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為有功電流分量和無功電流分量。在一個實施例中，虛擬電壓為通 過鎖相環(huán)10獲得與三相電力網(wǎng)的一相電壓同相位的正弦信號和余弦信號，正弦信號和余弦 信號組成需要的矩陣，虛擬電壓為
[0077]其中，ω?為該一相電壓的相位。
[0078] 使用鎖相環(huán)(PLL，Phase-Locked Loop) 10對電源ea相電壓進(jìn)行鎖相，獲得一組與ea 相電壓同頻同相的正弦信號和余弦信號，這兩個信號與ia、ib、ic共同計算得到有功電流分 量^和無功電流分量i q。三相輸入電流ia、ib、ic與變換矩陣C32C Pq相乘，得到有功電流分量iP 和無功電流分量iq。
[0079] 用一個鎖相環(huán)10來產(chǎn)生正弦信號和余弦信號，與電力網(wǎng)電壓值無關(guān)，因此運算方 式在電壓發(fā)生畸變是仍能準(zhǔn)確地檢測出系統(tǒng)的諧波電流。
[0080] 在步驟S3中，將有功電流分量和無功電流分量輸入到卡爾曼濾波器3中進(jìn)行濾波， 輸出有功電流分量和無功電流分量的直流分量?？柭鼮V波器3包括公式(6)和(7):
[0083] 其中，iP、iq分別為有功電流分量和無功電流分量，匕 &分別為i P、iq的直流分 、 量，Kk為卡爾曼濾波的增益。聯(lián)立公式(6)和(7)，便可求解匕& 、 ?
[0084] 有功電流分量^和無功電流分量iq通過卡爾曼濾波器3得到基波有功分量f和基 波無功分量ζ Ω避免低通濾波器的使用，減小檢測延時，同時實時性和檢測精度提高。
[0085]在步驟S4中，將有功電流分量和無功電流分量的直流分量輸入到ΡΙ調(diào)節(jié)器4、5中 進(jìn)行ΡΙ調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量。加上校正器(ΡΙ調(diào)節(jié) 器），保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和控制精度，同時具有更好的實時性和檢測精度。
[0086]在步驟S5中，有功無功電流反轉(zhuǎn)換器6將經(jīng)過ΡΙ調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電 流分量的直流分量通過虛擬電壓進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成后兩相坐標(biāo)電流。也就是將
轉(zhuǎn)置之后，獲得^，與有功電流分量和無功電流分量的直流 分量相乘。
[0087]在一個實施例中，在步驟S4和S5之間還可包括步驟S41:獲得有源電力濾波器的直 流側(cè)信號和直流側(cè)參考信號的差值，將差值作為補(bǔ)償電流與有功電流分量的直流分量相 加，將有功電流分量的直流分量替換為相加后的值。也就是后兩相坐標(biāo)電流包括無功電流 分量的直流分量、及補(bǔ)償電流與有功電流分量的直流分量相加后的值。
[0088] Uref是直流側(cè)參考信號，Udc直流側(cè)信號，兩者的差值經(jīng)過控制環(huán)節(jié)PI調(diào)節(jié)器9后得 到補(bǔ)償電流Vi P，補(bǔ)償電流￥1[)與卡爾曼濾波器3輸出的有功電流分量的直流分量^相加。 [0089]由Akagi Η的三相瞬時無功功率理論可知，在三相內(nèi)部交換的各相無功功率之和 為零，因此三相電路的瞬時有功功率等于各相的有功功率之和，也就是說瞬時無功功率不 會影響有源電力濾波器直流側(cè)與交流側(cè)間的能量交換。若忽略電路損耗，瞬時有功功率將 完全從交流側(cè)轉(zhuǎn)換到直流側(cè)，因而僅對有功電流分量的直流分量&進(jìn)行補(bǔ)償。
[0090] 在步驟S6中，坐標(biāo)反轉(zhuǎn)換器7將后兩相坐標(biāo)電流通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣進(jìn) 行反轉(zhuǎn)換，生成原三相坐標(biāo)電流的基波電流。將就是將后兩相坐標(biāo)電流通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣 c3/2的轉(zhuǎn)置矩陣C23進(jìn)行轉(zhuǎn)換，兩者相乘。經(jīng)過g變換、C23變換后得到了三相基波電流i af、 ibf、icf 〇
[0091] 在步驟S7中，諧波電流生成器8將原三相坐標(biāo)電流和基波電流作差，生成諧波電 流。三相基波電icf和原三相坐標(biāo)電流作差運算后，得到的指令電流（諧波電流） iah、ibh、ich，1311、：[1^、:!^中就包含了 一部分有功電流。
[0092] 在步驟S8中，電流補(bǔ)償電路（圖中未示出）向三相電力網(wǎng)中注入與諧波電流幅值相 等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為0,從而達(dá)到實時諧波電流補(bǔ)償?shù)哪康摹?br>[0093]在一個實施例中，在步驟S8中，通過可控功率半導(dǎo)體器件向三相電力網(wǎng)中注入與 諧波電流幅值相等、相位相反的電流。
[0094]參看圖2,本發(fā)明還提供一種有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，包括：
[0095]坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器1，用以接收三相電力網(wǎng)的原三相坐標(biāo)電流，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣將原三 相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為原兩相坐標(biāo)電流；
[0096] 有功無功電流轉(zhuǎn)換器2,連接所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器2并接收所述原兩相坐標(biāo)電流，用以 接收虛擬電壓，并通過虛擬電壓將所述原兩相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為有功電流分量和無功電流分 量；
[0097] 卡爾曼濾波器3,用以，在兩個輸入端接收所述有功電流分量和無功電流分量，進(jìn) 行卡爾曼濾波，在兩個輸出端輸出有功電流分量和無功電流分量的直流分量，所述卡爾曼 濾波器3包括公式(6)和(7):
[0100] 其中，iP、iq分別為有功電流分量和無功電流分量，今 &分別為iP、iq的直流分 % 量，Kk為卡爾曼濾波的增益；
[0101] 第一 PI調(diào)節(jié)器4,連接所述卡爾曼濾波器3的一個輸出端，用以接收所述有功電流 分量的直流分量，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的有功電流分量的直流分量；
[0102] 第二PI調(diào)節(jié)器5,連接所述卡爾曼濾波器3的另一個輸出端，用以接收所述無功電 流分量的直流分量，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的無功電流分量的直流分量；
[0103] 有功無功電流反轉(zhuǎn)換器6,連接所述第一 PI調(diào)節(jié)器4和第二PI調(diào)節(jié)器5,用以接收所 述虛擬電壓，并將經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量通過所述虛擬 電壓進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成并輸出后兩相坐標(biāo)電流；
[0104] 坐標(biāo)反轉(zhuǎn)換器7,連接所述有功無功電流反轉(zhuǎn)換器6,用以將所述后兩相坐標(biāo)電流 通過所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成原三相坐標(biāo)電流的基波電流；
[0105] 諧波電流生成器8,連接所述坐標(biāo)反轉(zhuǎn)換器7,用以接收所述基板電流和原三相坐 標(biāo)電流，并將所述原三相坐標(biāo)電流和所述基波電流作差，生成并輸出諧波電流；
[0106] 電流補(bǔ)償電路，用以接收所述諧波電流，并向三相電力網(wǎng)中注入與所述諧波電流 幅值相等、相位相反的電流，以實現(xiàn)諧波補(bǔ)償。
[0107] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣為
[0109]根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，還包括鎖相環(huán)10,用以獲得與三相電力網(wǎng)的一相電壓 同相位的正弦信號和余弦信號，生成并輸出所述虛擬電壓;所述虛擬電壓為
[0111] 其中，ω t為該一相電壓的相位。
[0112] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)還包括有功電流補(bǔ)償 器，用以獲得有源電力濾波器的直流側(cè)信號和直流側(cè)參考信號的差值，將所述差值作為補(bǔ) 償電流與所述有功電流分量的直流分量相加，將所述有功電流分量的直流分量替換為相加 后的值并輸出。通過加法器或減法器實現(xiàn)。
[0113] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述電流補(bǔ)償電路包括：
[0114] 反諧波電流生成器，用以生成與所述諧波電流幅值相等、相位相反的反諧波電流， 并輸出所述反諧波電流；
[0115] 可控功率半導(dǎo)體器件，連接所述反諧波電流生成器，用以向所述三相電力網(wǎng)中注 入所述反諧波電流。
[0116] 本發(fā)明實施例的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)可以通過加法器、乘法器等器件構(gòu) 建實現(xiàn)，或者可以通過FPGA實現(xiàn)。
[0117] 關(guān)于本發(fā)明實施例的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)可以參看前述有源電力濾波 器諧波補(bǔ)償方法中的具體內(nèi)容，在此不再贅述。
[0118] 圖3為有源電力濾波器諧波補(bǔ)償前的三相補(bǔ)償電流仿真波形，圖4為有源電力濾波 器諧波補(bǔ)償后的三相補(bǔ)償電流仿真波形，補(bǔ)償后的電流波形，三相對稱、接近正弦，圖5是單 相諧波電流波形，圖6為有源濾波器補(bǔ)償前電源電流和諧波分析圖，從圖中可見THD(總諧波 失真)24.66%，圖7為有源濾波器補(bǔ)償后電源電流和諧波分析圖，從圖中可見THD3.99%，因 此，諧波畸變率明顯降低，電網(wǎng)電流質(zhì)量得到了明顯改善，驗證了本發(fā)明有源電力濾波器諧 波補(bǔ)償方法及系統(tǒng)的可靠性和諧波補(bǔ)償?shù)挠行浴?br>[0119]本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域 技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的 保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1. 一種有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法，其特征在于，包括以下步驟： SI:接收三相電力網(wǎng)的原三相坐標(biāo)電流，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣將原三相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為 原兩相坐標(biāo)電流； S2:接收虛擬電壓，通過虛擬電壓將所述原兩相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為有功電流分量和無功 電流分量； S3:將所述有功電流分量和無功電流分量輸入到卡爾曼濾波器中進(jìn)行濾波，輸出有功 電流分量和無功電流分量的直流分量，所述卡爾曼濾波器包括公式(6)和(7):其中，iP、iq分別為有功電流分量和無功電流分量，^ (分別為iP、iq的直流分量，Kk為 \ 卡爾曼濾波的增益； S4:將所述有功電流分量和無功電流分量的直流分量輸入到PI調(diào)節(jié)器中進(jìn)行PI調(diào)節(jié)， 輸出調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量； S5:將經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量通過所述虛擬電壓進(jìn) 行反轉(zhuǎn)換，生成后兩相坐標(biāo)電流； S6:將所述后兩相坐標(biāo)電通過所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成原三相 坐標(biāo)電流的基波電流； S7:將所述原三相坐標(biāo)電流和所述基波電流作差，生成諧波電流； S8:向三相電力網(wǎng)中注入與所述諧波電流幅值相等、相位相反的電流，以實現(xiàn)諧波補(bǔ) 償。2. 如權(quán)利要求1所述的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法，其特征在于，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣 為3. 如權(quán)利要求1所述的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法，其特征在于，所述虛擬電壓為通 過鎖相環(huán)獲得與三相電力網(wǎng)的一相電壓同相位的正弦信號和余弦信號，所述虛擬電壓為兵甲，艿該一ffl電壓的4. 如權(quán)利要求1所述的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法，其特征在于，在所述步驟S4和S5 之間還包括步驟S41:獲得有源電力濾波器的直流側(cè)信號和直流側(cè)參考信號的差值，將所述 差值作為補(bǔ)償電流與所述有功電流分量的直流分量相加，將所述有功電流分量的直流分量 替換為相加后的值。5. 如權(quán)利要求1所述的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償方法，其特征在于，在所述步驟S8中， 通過可控功率半導(dǎo)體器件向三相電力網(wǎng)中注入與所述諧波電流幅值相等、相位相反的電 流。6. -種有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括： 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器，用以接收三相電力網(wǎng)的原三相坐標(biāo)電流，通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣將原三相坐 標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為原兩相坐標(biāo)電流； 有功無功電流轉(zhuǎn)換器，連接所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器并接收所述原兩相坐標(biāo)電流，用以接收虛 擬電壓，并通過虛擬電壓將所述原兩相坐標(biāo)電流轉(zhuǎn)換為有功電流分量和無功電流分量； 卡爾曼濾波器，用以，在兩個輸入端接收所述有功電流分量和無功電流分量，進(jìn)行卡爾 曼濾波，在兩個輸出端輸出有功電流分量和無功電流分量的直流分量，所述卡爾曼濾波器 包括公式(6)和(7):其中，iP、iq分別為有功電流分量和無功電流分量，€ &分別為iP、iq的直流分量，Kk為 s 卡爾曼濾波的增益； 第一 PI調(diào)節(jié)器，連接所述卡爾曼濾波器的一個輸出端，用以接收所述有功電流分量的 直流分量，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的有功電流分量的直流分量； 第二PI調(diào)節(jié)器，連接所述卡爾曼濾波器的另一個輸出端，用以接收所述無功電流分量 的直流分量，進(jìn)行PI調(diào)節(jié)，輸出調(diào)節(jié)后的無功電流分量的直流分量； 有功無功電流反轉(zhuǎn)換器，連接所述第一 PI調(diào)節(jié)器和第二PI調(diào)節(jié)器，用以接收所述虛擬 電壓，并將經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后的有功電流分量和無功電流分量的直流分量通過所述虛擬電壓進(jìn) 行反轉(zhuǎn)換，生成并輸出后兩相坐標(biāo)電流； 坐標(biāo)反轉(zhuǎn)換器，連接所述有功無功電流反轉(zhuǎn)換器，用以將所述后兩相坐標(biāo)電通過所述 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣的轉(zhuǎn)置矩陣進(jìn)行反轉(zhuǎn)換，生成原三相坐標(biāo)電流的基波電流； 諧波電流生成器，連接所述坐標(biāo)反轉(zhuǎn)換器，用以接收所述基板電流和原三相坐標(biāo)電流， 并將所述原三相坐標(biāo)電流和所述基波電流作差，生成并輸出諧波電流； 電流補(bǔ)償電路，用以接收所述諧波電流，并向三相電力網(wǎng)中注入與所述諧波電流幅值 相等、相位相反的電流，以實現(xiàn)諧波補(bǔ)償。7. 如權(quán)利要求6所述的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述坐標(biāo)轉(zhuǎn)換矩陣 為8. 如權(quán)利要求6所述的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，還包括鎖相環(huán)，用 以獲得與三相電力網(wǎng)的一相電壓同相位的正弦信號和余弦信號，生成并輸出所述虛擬電 壓;所述虛擬電壓為其中，ω t為該一相電壓的相位。9. 如權(quán)利要求6所述的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，還包括有功電流補(bǔ) 償器，用以獲得有源電力濾波器的直流側(cè)信號和直流側(cè)參考信號的差值，將所述差值作為 補(bǔ)償電流與所述有功電流分量的直流分量相加，將所述有功電流分量的直流分量替換為相 加后的值并輸出。10.如權(quán)利要求6所述的有源電力濾波器諧波補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，所述電流補(bǔ)償電 路包括： 反諧波電流生成器，用以生成與所述諧波電流幅值相等、相位相反的反諧波電流，并輸 出所述反諧波電流； 可控功率半導(dǎo)體器件，連接所述反諧波電流生成器，用以向所述三相電力網(wǎng)中注入所 述反諧波電流。
【文檔編號】H02J3/01GK106026097SQ201610513149
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月1日
【發(fā)明人】張海剛, 張磊, 葉銀忠, 徐兵, 王步來, 萬衡, 華容
【申請人】上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院