一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电流检测方法
【专利摘要】一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电流检测方法，涉及电网畸变或不平衡情况下三电平并联APF参考电流检测领域。解决了电网电压非正弦或不平衡时基于瞬时功率理论的APF参考电流检测方法检测精度低的问题。本发明所述方法用来进行谐波电流分离，这种检测方法在αβ坐标系下，在电压畸变或不平衡的情况下能够有效地工作，使APF获得良好地补偿特性，该方法基于高选择性滤波器(HSF)，可应用于畸变或不平衡的电网环境下，使有源滤波器能够有效地补偿谐波和进行功率因数校正，提高了参考电流检测精度，确保电网电流保持正弦并且与电网电压同相位。本发明适用于对畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器的参考电流进行检测。
【专利说明】-种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电 流检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电网畸变或不平衡情况下三电平并联APF参考电流检测领域。
【背景技术】
[0002] 随着非线性负载的大量应用，例如二极管整流桥、晶闸管整流装置以及调速装置， 电力系统受到了严重的污染。通常，无源LC滤波器被用来消除电流谐波并提高功率因数。 但是，无源滤波器有很多缺点，例如补偿容量固定、体积大以及谐振问题。为了解决上诉问 题，有源滤波器已经被研究用来消除谐波以及克服其他电能质量问题。
[0003] 另一方面，二极管钳位式三电平变换器在工业领域中得到了广泛的应用，例如PWM 整流、电机驱动以及不间断电源等。它具有以下优点：输出电压和电流的畸变率低、纹波滤 波器体积小、装置效率高、低电压应力以及低共模电压。
[0004] 目前，在谐波补偿领域最具竞争力的是三电平并联有源滤波器，补偿参考电流计 算的准确程度是影响有源滤波器性能的主要因素之一。瞬时功率理论、陷波滤波器都具有 大量的应用，但是当电网电压非正弦或不平衡时，这些方法会降低有源滤波器的性能。当电 网电压是正弦，基于功率理论的检测方法是最好的选择。然而，在非正弦电压情况下，补偿 电流波形质量严重下降。
【发明内容】
[0005] 本发明为了解决电网电压非正弦或不平衡时基于瞬时功率理论的APF参考电流 检测方法检测精度低的问题，提出了一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参 考电流检测方法。
[0006] -种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电流检测方法包括以下 步骤：
[0007] 步骤一、将APF与电网公共连接点中的A相电压usa、B相电压usb和C相电压u s。经 三相变两相得到α β坐标下APF与电网公共连接点的电压usa和us0 ;
[0008] 步骤二、将负载电流中的A相电流L、B相电流込和C相电流L经三相变两相 得到α β坐标下负载电流L和込0 ;
[0009] 步骤三、将α β坐标下APF与电网公共连接点的电压usa和us0经过高选择性滤 波器进行滤波，获得α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量；^和；^ ;
[0010] 步骤四、将α β坐标下APF与电网公共连接点的负载电流L和^经过高选择 性滤波器进行滤波，获得α β坐标下APF与电网公共连接点的负载电流的基波分量一^和 Λ Ι?β ;
[0011] 步骤五、将α β坐标下负载电流和分别与负载电流的基波分量、。和^^ 相减，得到负载电流的谐波分量iha和ihe;
[0012] 步骤六、通过α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量;^和;^与负 载电流的谐波分量iha和ihe，获得瞬时实功率波动部分?和瞬时虚功率的波动部分^
[0013] 步骤七、通过α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量;^和；μ与负 载电流的基波分量L?和，获得瞬时虚功率的基波分量
[0014] 步骤八、采集电路上下桥臂直流电压uDa和uDC2，计算u Da与uDC2的差值，并将该差 值作为反馈与直流偏差〃^做减法运算输出结果，通过调节器对该结果进行误差调节，得到 调节量P。，并将P。与瞬时实功率的波动部分?进行叠加输出变量；
[0015] 步骤九、将瞬时虚功率的波动部分g与瞬时虚功率的基波分量</进行叠加输出变 量；
[0016] 步骤十、通过步骤八输出的变量、步骤九输出的变量和α β坐标下APF与电网公 共连接点的电压的基波分量;^和获得α β坐标下APF的电流参考值和
[0017] 步骤十一、将步骤十获得α β坐标下APF的电流参考值/丨和^进行两相到三相的 变换获得APF的Α相参考电流/1、Β相参考电流/〖、C相参考电流/】，实现参考电流的检测。
[0018] 有益效果：本发明提出一种改进的基于高选择性滤波器（HSF)的瞬时无功功率理 论方法，用来进行谐波电流分离，这种检测方法在α β坐标系下，在电压畸变或不平衡的 情况下能够有效地工作，使APF获得良好地补偿特性，参考电流是影响有源滤波器补偿性 能的关键因素之一，本发明针对二极管钳位式三电平有源滤波器提出了一种新的参考电流 检测，该方法基于高选择性滤波器（HSF)，可应用于畸变或不平衡的电网环境下，使有源滤 波器能够有效地补偿谐波和进行功率因数校正，提高了参考电流检测精度，确保电网电流 保持正弦并且与电网电压同相位。
【专利附图】
【附图说明】
[0019] 图1为【具体实施方式】一所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波 器参考电流检测方法的原理示意图；
[0020] 图2为高选择性滤波器的原理示意图；
[0021] 图3为平衡情况下三电平有源滤波器的滤波效果图；
[0022] 图4为不平衡情况下系统三相电压波形图；
[0023] 图5为不平衡情况下系统三相电流波形图；
[0024] 图6为不平衡情况下三电平有源滤波器滤波后系统三相电流波形图。
【具体实施方式】
【具体实施方式】 [0025] 一、一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电流检 测方法，其特征在于，它包括以下步骤：
[0026] 步骤一、将APF与电网公共连接点中的A相电压usa、B相电压usb和C相电压u s。经 三相变两相得到α β坐标下APF与电网公共连接点的电压usa和us0 ;
[0027] 步骤二、将负载电流中的A相电流U、B相电流込和C相电流L经三相变两相 得到α β坐标下负载电流L和;
[0028] 步骤三、将α β坐标下APF与电网公共连接点的电压usa和us0经过高选择性滤 波器进行滤波，获得α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量;^和；^;
[0029] 步骤四、将α β坐标下APF与电网公共连接点的负载电流和经过高选择 性滤波器进行滤波，获得α β坐标下APF与电网公共连接点的负载电流的基波分量?&和 A Ι?β ;
[0030] 步骤五、将α β坐标下负载电流和分别与负载电流的基波分量和 相减，得到负载电流的谐波分量iha和ihe ;
[0031] 步骤六、通过α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量《,〇·和〃与 负载电流的谐波分量iha和ihe，获得瞬时实功率波动部分?和瞬时虚功率的波动部分
[0032] 步骤七、通过α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量;^和丄与负 载电流的基波分量？to和^3，获得瞬时虚功率的基波分量g ;
[0033] 步骤八、采集电路上下桥臂直流电压uDa和uDC2，计算u Da与uDC2的差值，并将该差 值作为反馈与直流偏差《1·做减法运算输出结果，通过调节器对该结果进行误差调节，得到 调节量P。，并将P。与瞬时实功率的波动部分?进行叠加输出变量；
[0034] 步骤九、将瞬时虚功率的波动部分&与瞬时虚功率的基波分量&进行叠加输出变 量；
[0035] 步骤十、通过步骤八输出的变量、步骤九输出的变量和α β坐标下APF与电网公 共连接点的电压的基波分量;^和获得〇 β坐标下APF的电流参考值 < 和〇·，
[0036] 步骤十一、将步骤十获得α β坐标下APF的电流参考值< 和$进行两相到三相的 变换获得APF的Α相参考电流/】、Β相参考电流/〖、C相参考电流7+〔，实现参考电流的检测。
[0037] 【具体实施方式】二、根据权利要求1所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平 有源滤波器参考电流检测方法，其特征在于，步骤一所述的将APF与电网公共连接点中的A 相电压usa、B相电压usb和C相电压us。经三相变两相得到α β坐标下APF与电网公共连 接点的电压usa和1130的过程为：
【权利要求】
1. 一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电流检测方法，其特征在 于，它包括以下步骤： 步骤一、将APF与电网公共连接点中的A相电压usa、B相电压usb和C相电压us。经三 相变两相得到α β坐标下APF与电网公共连接点的电压usa和use ; 步骤二、将负载电流中的A相电流U、B相电流込和C相电流L经三相变两相得到 α β坐标下负载电流L和; 步骤三、将α β坐标下APF与电网公共连接点的电压usa和us0经过高选择性滤波器 进行滤波，获得α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量'"和Γμ; 步骤四、将α β坐标下APF与电网公共连接点的负载电流和经过高选择性滤 波器进行滤波，获得α β坐标下APF与电网公共连接点的负载电流的基波分量和?i/J; 步骤五、将α β坐标下负载电流和分别与负载电流的基波分量1"和^?相减， 得到负载电流的谐波分量iha和ihe ; 步骤六、通过α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量汉"和;^与负载电 流的谐波分量iha和ihe，获得瞬时实功率波动部分?和瞬时虚功率的波动部分 步骤七、通过α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量；^和；μ与负载电 流的基波分量丨Ι(?和,获得瞬时虚功率的基波分量$ ; 步骤八、采集电路上下桥臂直流电压uDa和uDC2，计算uDC1与u DC2的差值，并将该差值作 为反馈与直流偏差做减法运算输出结果，通过调节器对该结果进行误差调节，得到调节 量P。，并将P。与瞬时实功率的波动部分P进行叠加输出变量； 步骤九、将瞬时虚功率的波动部分&与瞬时虚功率的基波分量^进行叠加输出变量； 步骤十、通过步骤八输出的变量、步骤九输出的变量和α β坐标下APF与电网公共连 接点的电压的基波分量^和;获得α β坐标下APF的电流参考值:和V; 步骤十一、将步骤十获得α β坐标下APF的电流参考值/+=和G进行两相到三相的变换 获得APF的Α相参考电流/17、Β相参考电流4、C相参考电流4，实现参考电流的检测。
2. 根据权利要求1所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电 流检测方法，其特征在于，步骤一所述的将APF与电网公共连接点中的A相电压u sa、B相电 压usb和C相电压us。经三相变两相得到α β坐标下APF与电网公共连接点的电压usa和 use的过程为：
3. 根据权利要求1所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电 流检测方法，其特征在于，步骤二中将负载电流中的A相电流L、B相电流込和C相电流 L经三相变两相得到α β坐标下负载电流和的过程为；
4. 根据权利要求1所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电 流检测方法，其特征在于，步骤三中将α β坐标下APF与电网公共连接点的电压usa和use 经过高选择性滤波器进行滤波，获得α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量 Ms?和Μ#的过程为：
其中，X 为电压，ω。= 2Jif。，f。= 50Hz。
5. 根据权利要求1所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电 流检测方法，其特征在于，步骤四中将α β坐标下APF与电网公共连接点的负载电流和 经过高选择性滤波器进行滤波，获得α β坐标下APF与电网公共连接点的负载电流的 基波分量L和b的过程为：
其中，X 为电流，ω。= 2Jif。，f。= 50Hz。
6. 根据权利要求1所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电 流检测方法，其特征在于，步骤六中通过α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波 分量;^和k与负载电流的谐波分量iha和ihe，获得瞬时实功率波动部分?和瞬时虚功 率的波动部分g的过程为：
7. 根据权利要求1所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电 流检测方法，其特征在于，步骤七中通过α β坐标下APF与电网公共连接点的电压的基波 分量ite和与负载电流的基波分量L?和,获得瞬时虚功率的基波分量^的过程为： Λ Α /V Λ /V q 二 _νβ?α + ν〇?β。
8. 根据权利要求1所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电 流检测方法，其特征在于，步骤十中通过步骤八输出的变量、步骤九输出的变量和α β坐 标下APF与电网公共连接点的电压的基波分量二和L/j,获得α β坐标下APF的电流参考 值，和4的过程为：
9. 根据权利要求1所述的一种适用于畸变或不平衡情况下三电平有源滤波器参考电 流检测方法，其特征在于，步骤十一中将步骤十获得α β坐标下APF的电流参考值乂和Ζ+; 进行两相到三相的变换获得APF的Α相参考电流/1、Β相参考电流;/〖、C相参考电流的过 程为：
【文档编号】G01R19/00GK104122432SQ201410390716
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年8月8日 优先权日:2014年8月8日
【发明者】王北南, 武健, 刘金生, 孔繁宇, 贾远伟, 徐殿国, 何崇飞 申请人:哈尔滨同为电气股份有限公司