[发明专利]一种有源电力滤波器指定次谐波抑制二次采样方法及系统

说明书

本发明公开了一种有源电力滤波器指定次谐波抑制二次采样方法及系统，属于电能质量控制领域。通过分析基于递归离散Fourier变换的指定次谐波指令提取方法，结合稳态时非线性负载谐波频谱基本不变的特点，本发明根据谐波次数对负载电流进行二次采样，再进行离散Fourier正变换得到各次谐波的幅值信息。其中，谐波次数越低，二次采样频率越低；谐波次数越高，二次采样频率越高。具体地，根据装置投入运行前电网电流k次谐波含有率η_k，以及电能质量标准规定的k次谐波电流畸变限值ε_k，共同决定k次谐波的二次采样频率采用本发明公开的二次采样方法，可以减小控制器在单个开关周期内的运算量，增加有源电力滤波器能够补偿的谐波个数，提升谐波抑制效果。

技术领域

本发明属于电能质量控制领域，更具体地，涉及一种有源电力滤波器指定次谐波抑制二次采样方法及系统。

背景技术

随着我国工业现代化水平的不断提高，越来越多的非线性负载接入电网，使得大量的谐波电流流入公用电网，造成公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)处的电压畸变，极大的恶化了公用电网的电能质量。

有源电力滤波器作为一种典型的电能质量控制装置，能够高效地治理配电网中存在的谐波问题，使配电系统电能质量满足国家标准，因而在许多工业现场中得到了实际应用。目前应用广泛的有源电力滤波器的开关频率多在10kHz到20kHz之间，由于开关频率的限制，其电流内环的控制带宽有限，在针对高次谐波进行补偿时，电流跟踪控制能力差，补偿效果不理想。提高有源电力滤波器的开关频率，可相应提高其电流内环的控制带宽。因此，采用高开关频率的有源电力滤波器对电网中存在的高次谐波进行治理是一种可行的方案。

然而，开关频率越高，控制周期越短，造成数字信号处理器(Digital SignalProcessor,DSP)中运算资源紧张，这给高频有源电力滤波器的应用带来了挑战。例如，当并联型有源电力滤波器的开关频率为10kHz时，对应一个控制周期为100μs，在此期间数字信号处理器足够完成采样、50次以内的谐波电流指令抽取、电压外环控制、电流内环控制、锁相、触发脉冲形成等一系列计算，保证有源电力滤波器的正常运行。但当开关频率提升至100kHz时，一个控制周期仅为10μs，除去必要的采样、电压外环控制、电流内环控制、锁相、触发脉冲形成等计算所需的时间，剩余时间内DSP可能无法完成50次以内的谐波电流指令计算，导致装置无法对部分谐波进行补偿，造成谐波抑制效果不理想。

目前，为减小谐波指令提取时的计算量，实际应用中多采用基于递归离散Fourier变换的谐波指令提取方法，实现对指定次谐波指令的准确与快速提取。以并联型有源电力滤波器为例，这种方法只对负载电流进行一次采样，一次采样频率f_ps等于开关频率f_sw，且控制器在每个控制周期T_c＝1/f_sw内都需要重新计算各次谐波的幅值，再计算得到时域中的谐波电流指令值。但是，稳态时非线性负载对应的谐波频谱基本不变，控制器无需在每个控制周期内都重新计算各次谐波的幅值，可以每隔若干个控制周期对各次谐波幅值进行更新，从而减小谐波指令提取的运算量，这为有源电力滤波器谐波指令提取的改进提供了可能。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明旨在提供一种有源电力滤波器指定次谐波抑制二次采样方法及系统，解决常规的谐波指令提取方法计算量大、运算时间长等问题。

本发明一方面提供了一种有源电力滤波器指定次谐波抑制二次采样方法，有源电力滤波器并联在电网和负载之间，公共连接点为PCC，有源电力滤波器控制部分分为电压控制外环、电流控制内环和SVPWM调制，在三相系统中，包括下述步骤：

S1.以采样频率f_ps进行一次采样，得到负载电流i_L[n]、PCC电压u_T、有源电力滤波器输出电流、有源电力滤波器直流侧电压u_dc；