[發明專利]一種基于快速傅立葉變換的抑制電流諧波的方法

在審

• 申請號: 201410787336.7
• 申請日: 2014-12-17
• 公開（公告）號: CN105762798A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 孫百軍;鄒曉漁;施宏
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司雷華電子技術研究所
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;G01R19/00
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本發明屬于電網諧波檢測技術領域，涉及一種基于快速傅立葉變換的抑制電流諧波的方法。

背景技術

航空交流電源通常由AC/DC全橋整流電路變換成直流，供給各種拓撲的高功率密度DC/DC開關電源。伴隨武器裝備需求，越來越多的電力電子設備向電網大量注入諧波，使得航空交流供電系統電流非正弦化，或者電流是正弦但與電網電壓不同相。這會引起能量傳輸效率降低，用電設備過熱等問題。世界各國都對諧波問題予以充分的關注，國際上召開了多次有關諧波問題的學術會議，不少國家和國際學術組織制定了限制電力系統和用電設備諧波的標準和規定。因此，需要對航空電源諧波加以研究和控制，提高電網質量，確保設備安全、可靠運行。

目前，諧波抑制的一個重要措施是采用有源電力濾波器(APF)。有源電力濾波器作為電網系統諧波動態補償裝置，諧波檢測是諧波補償的基本要求?，F有的諧波檢測方法主要有：帶通或者帶阻模擬濾波器檢測法，基于瞬時無功功率理論的檢測法，小波變換法等。模擬濾波器檢測法中心頻率對元件參數十分敏感等，設計難，誤差大；基于瞬時無功功率理論的檢測法現已包括法、法和法，這些方法檢測的均為各次諧波之和，無法得到各次諧波幅值和相位信息。

發明內容

本發明解決的技術問題為：提供一種基于快速傅立葉變換的抑制電流諧波的方法。

本發明的技術方案為：所述的檢測方法包括如下步驟：

步驟一，信號處理器的數/模轉換器以的采樣頻率采樣電流信號，將模擬信號轉化成數字序列存儲在RAM中；

步驟二，信號處理器的捕獲端口捕獲電壓過零檢測電路生成的方波上升沿，并對保存的采樣電流數據序列進行N點FFT分析，得到個離散的復數序列X[0]、X[1]…X[]；

步驟三，求取復數序列X[0]、X[1]…X[]對應的功率譜線A[1]、A[2]…A[]的幅值；

步驟四，搜索功率譜線幅值，對功率譜線幅值小于條件的頻譜進行反傅立葉變換，獲得功率譜線幅值小于界定值的諧波分量之和；

步驟五，將得到的諧波分量之和作為抑制電流諧波的指令。

諧波電流補償指令與實際補償電流經過電流跟蹤控制電路得到PWM變流器的功率管的驅動信號，保證補償電流跟蹤補償指令

補償電流發生電路向電網注入補償電流，該電流與諧波相互抵消，電網諧波得到抑制。

本發明的有益效果：本技術方案可以提取任意次諧波和滿足條件的各次諧波分量之和，當負載諧波電流超出APF的補償容量時，可以選擇只補償其中危害比較大的特征次諧波；可以對滿足條件的諧波實施反傅立葉變換(IFFT)，然后提取該部分諧波含量之和，以方便與無源濾波器配合使用的場合，APF只補償所需諧波。

附圖說明

圖1為本技術方案的流程框圖；

圖2為雷達電源負載電流典型波形；

圖3為負載電流總諧波波形；

圖4為補償后電源電流波形；

圖5為幅值小于A[3]＝1677.9的總諧波波形；

圖6為幅值小于A[3]＝1677.9諧波補償后電源電流。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作具體實施方式做進一步說明。

針對提取滿足條件的各次諧波分量之和這一需求，本實用發明提出的一種基于快速傅里葉變換的飛機交流電源諧波檢測方法，但不作為本發明的限定，實施例只為說明本發明的原理，本發明還會有各種改進，這些改進都落入本發明保護范圍內。本實例通過Matlab仿真軟件說明其實施過程。

(1)整流電路負載電流典型波形參見圖2；

(2)交流電源頻率為f＝400Hz；

(3)確定DSP處理器的A/D轉換器對負載電流采樣的頻率f_s＝50kHz；

(4)一個周期采樣點數

(5)取FFT數據運算長度N＝2⁸＝128；

(6)CAP單元檢測到方波信號邊沿；

(7)啟動軟件對125個采樣離散數據序列進行N＝128的FFT變換，得到離散復數序列X[1]、X[2]…X[128]；

(8)計算復數序列功率譜線幅值A[1]、A[2]…A[128]；

(9)搜索幅值，對功率譜線幅值小于A[2]＝8217.3的頻譜進行反FFT變換；獲取諧波分量之和；

(10)諧波分量之和指令和實際補償電流經過比例積分調節器后的結果，經過數字信號處理器PWM模塊三角波調制，生成補償電路驅動信號，完成諧波補償；