[發(fā)明專利]用于改善PCC處電能質(zhì)量的電壓檢測型有源濾波器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811630741.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109617076B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李珍國;周航宇;賈清泉;岳東
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 北京孚睿灣知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 舒麗亞

1.一種用于改善PCC處電能質(zhì)量的電壓檢測型有源濾波器，其特征在于：所述有源濾波器包括：電力電子變流器、LCL濾波電路、直流側(cè)電容、網(wǎng)側(cè)電流檢測接口電路、直流側(cè)電壓檢測接口電路、PCC處電壓和過零檢測電路及處理器；所述處理器分別與所述電力電子變流器、網(wǎng)側(cè)電流檢測接口電路、直流側(cè)電壓檢測接口電路及PCC處電壓和過零檢測電路相連接；所述電力電子變流器分別與所述LCL濾波電路及直流側(cè)電容相連接，所述LCL濾波電路與所述網(wǎng)側(cè)電流檢測接口電路相連接；所述直流側(cè)電容與所述直流側(cè)電壓檢測接口電路相連接；

所述處理器包括諧波電壓提取模塊、諧波電壓控制模塊和補(bǔ)償電流控制模塊；所述諧波電壓提取模塊分別與PCC處電壓和過零檢測電路及諧波電壓控制模塊相連接，所述諧波電壓提取模塊用于通過PCC處電壓和過零檢測電路的檢測得到的PCC處電壓提取出指定次諧波分量；所述諧波電壓控制模塊用于通過諧波電壓提取模塊提取出的電壓諧波分量得到所需各次諧波補(bǔ)償電流指令，并將所述各次諧波補(bǔ)償電流指令發(fā)送至所述補(bǔ)償電流控制模塊，所述補(bǔ)償電流控制模塊分別與所述網(wǎng)側(cè)電流檢測接口電路和直流側(cè)電壓檢測接口電路相連接；

所述諧波電壓提取模塊基于改進(jìn)的滑窗離散傅里葉變換的進(jìn)行諧波電壓的提取；

所述諧波電壓的提取包括：

(1)通過PCC處電壓和過零檢測電路得到三路電壓脈沖信號，每路電壓脈沖信號的上升沿和下降沿皆與對應(yīng)相交流電壓的過零時刻同步；使用三個時間計數(shù)器，每上升沿或下降沿時刻對所述三個計數(shù)器清零，并在各路電壓脈沖信號的上升沿和下降沿時刻記錄計數(shù)器值，并通過下式

計算得到基波電壓角頻率ω_s，N_up、N_down分別表示上升沿和下降沿時刻的計數(shù)器值，T_c表示單位計數(shù)器值所對應(yīng)時間；

(2)通過PCC處電壓和過零檢測電路對電網(wǎng)三相交流電壓u_A、u_B、u_c進(jìn)行信號采集，經(jīng)Clarke變換將其變換為兩相交流電壓u_α、u_β用于進(jìn)行SDFT；以T_s的恒定周期對其采樣時，通過下式

θ₁(k)＝θ₁(k-1)+ω_sT_s

更新一次基波電壓相位，k表示當(dāng)前時刻；計算得到u_α(k)·cosθ_n(k)、u_α(k)·sinθ_n(k)、u_β(k)·cosθ_n(k)、u_β(k)·sinθ_n(k)，并與θ₁(k)一起分別存儲到table_Anα、table_Bnα、table_Anβ、table_Bnβ、table_θ數(shù)據(jù)庫中的第P_end單元，P_end為數(shù)據(jù)庫中當(dāng)前時刻對應(yīng)單元的地址，也是進(jìn)行DFT所需數(shù)組的末地址，通過下式

θ_n(k)＝n·θ₁(k)

計算得到n次諧波電壓相位；

(3)通過下式

計算得到當(dāng)前時刻的A_nα、B_nα、A_nβ、B_nβ，P_1old是前一時刻(k-1)時刻的P₁值，P₁是進(jìn)行DFT所需數(shù)組的首地址，P₁應(yīng)滿足如下條件

θ_TR＝table_θ(P_end)-table_θ(P₁)∈[2π-(ω_N+0.5ω_smax)T_s,2π-(ω_N-0.5ω_smax)T_s]

θ_TR是用于進(jìn)行DFT所需首末地址指向基波相位之差；

若P₁不滿足該條件，須通過調(diào)整P₁，使其滿足該條件，ω_N為電網(wǎng)的額定角頻率，ω_smax為實際電網(wǎng)角頻率的最大值；

通過下式

θ_TR(2π-ω_NT_s)時，

θ_TR(2π-ω_NT_s)時，

計算得到A′_nα、B′_nα、A′_nβ、B′_nβ，使DFT的積分時間范圍達(dá)到一周期，以便抑制頻譜泄露；A′_nα、B′_nα、A′_nβ、B′_nβ分別是A_nα、B_nα、A_nβ、B_nβ的修正值；

(4)通過下式

計算得到U_nα-real、U_nα-imag、U_nβ-real、U_nβ-imag，其中，U_nα-real、U_nα-imag分別為u_α的n次諧波分量的實部和虛部，U_nβ-real、U_nβ-imag分別為u_β的n次諧波分量的實部和虛部；

通過下式

計算得到U_nα、U_nβ、φ_nα、φ_nβ，其中，U_nα、φ_nα分別為u_α的n次諧波分量的峰值和初相角，U_nβ、φ_nβ分別為u_β的n次諧波分量的峰值和初相角，φ_offset為考慮ω_s與實際電網(wǎng)角頻率不同引起的θ_n的積累誤差，而添加的修補(bǔ)項，其值通過下式

φ_offset＝θ_n(k)-N(k)·nω_sT_c

計算得到，N(k)為k時刻有關(guān)A相的計數(shù)器值，且φ_offset的計算僅在各路電壓脈沖信號的上升沿和下降沿出現(xiàn)過后的第一次采樣時刻進(jìn)行即可；

(5)通過下式

綜合n次諧波電壓的α、β相，得到n次諧波電壓的峰值和初相角，上述初相角公式中的±，當(dāng)n為1、7、13、19時取正號+，而當(dāng)n為5、11、17時取負(fù)號﹣；

通過下式

計算得到當(dāng)前時刻n次諧波電壓的相位，φ_n(k)與φ_n(k-1)表示當(dāng)前以及前一時刻的n次諧波電壓初相角，且分別在A相電壓脈沖信號的上升沿和下降沿時刻置其為φ_n和π+φ_n。