一种谐波电流检测方法、装置及存储介质与流程

本发明涉及谐波电流检测，尤其涉及一种谐波电流检测方法、装置及存储介质。

背景技术：

1、基波的物理含义是一组信号中周期与最长周期相等的信号。在电网中即由理想状态的发电信号频率为50hz。电网电能的纯净越高越好，这可以增加电能的使用效率，延长电力系统元件的使用寿命。谐波是频率为基波频率整数倍的一组电信号。伴随微电网及新型电气设备的发展，电力系统实际运行工况日益复杂，电力系统中越来越多的非线性电力系统器件运行中产生的谐波。主要体现在危害供电系统的安全运行，影响各种用电设备的使用稳定正常。

2、目前，有源电力滤波器作为动态补偿装置，一直是谐波治理领域的研究热点，apf有源滤波器需要谐波检测提供准确的谐波信号作为参考，再根据谐波信号控制mmc进行谐波补偿，apf常用的谐波检测方法有ip-iq法、p-q法、fft法以及一些智能检测算法等，ip-iq谐波检测是对三相静止坐标系下的谐波源电流进行坐标变换，最终变换到同步旋转坐标系中，对旋转轴进行低通滤波处理便可分离到基波正序分量，然后通过逆变换得到三相电流的基波有功电流，进而得到三相电流的谐波电流。低通滤波处理过程中，需通过锁相环提取网侧参考电压相位及频率的实时信息，提供基准参考信号，这需要锁相环在非理想电网环境下对电压同步信号的准确跟踪，与此同时，ip-iq 法的运行效果还受限于滤波器，其阶数设置与截止频率的选取难以兼顾 ip-iq 检测精度和动态响应速度。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本发明提供一种谐波电流检测方法、装置及存储介质。

2、第一方面，本发明提供一种谐波电流检测方法，包括：

3、获取三相电网电压，，，通过闭环锁相器根据三相网侧电压，，提取电网参考电压相位及频率；

4、获取三相电网电流，，转换到相静止坐标系得到电网电流轴分量和轴分量，根据电网参考电压频率、轴分量和轴分量计算得到电流有功分量和电流无功分量，通过并行的n个低通滤波器过滤电流有功分量和电流无功分量并将过滤结果加权求和得到电流有功直流分量和电流无功直流分量，电流有功直流分量和电流无功直流分量经过逆变换得到三相基频分量，，，将三相基频分量与三相电网电流，，作差得到三相电流谐波。

5、更进一步的，所述闭环锁相器将网侧电压，，转换到相静止坐标系得到电网电压轴分量和轴分量，表示为：

6、，

7、其中，为克拉克变换矩阵；

8、以轴分量和轴分量为参考，分别通过带反馈的二阶广义积分器生成轴电压输出和轴电压输出，带反馈的二阶广义积分器还分解出与轴电压输出相互正交的轴电压输出，带反馈的二阶广义积分器还分解出与轴电压输出相互正交的轴电压输出；其中，；

9、基于轴电压输出和轴电压输出，轴电压输出和轴电压输出进行正负序分离，分别得到轴正序电压和轴正序电压：

10、；

11、；

12、基于电网参考电压相位将轴正序电压和轴正序电压转换到坐标系得到轴直流误差和轴直流误差，滤除轴直流误差中的交流成分其将直流成分且通过线性比例运算得到频率修正信号，而后频率修正信号与电网角频率的和进行积分取余得到电网参考电压相位，由与电网角频率的和获取电网参考电压频率。

13、更进一步的，所述带反馈的二阶广义积分器的反馈方式是轴分量减去轴电压输出得到轴误差，轴误差乘阻尼系数且去除轴电压输出后输入带反馈的二阶广义积分器，轴分量减去轴电压输出得到轴误差，轴误差乘阻尼系数且去除轴电压输出后输入带反馈的二阶广义积分器。

14、更进一步的，二阶广义积分器的传递函数为：。

15、更进一步的，通过派克变换将轴正序电压和轴正序电压转换到坐标系：

16、。

17、更进一步的，所述根据电网参考电压频率、轴分量和轴分量计算电流有功分量和电流无功分量包括：

18、通过信号发生器根据电网参考电压频率生成基波的正余弦信号和，；

19、则。

20、更进一步的，n个低通滤波器中包含至少一个为低通界限的低通滤波器，n个低通滤波器中包含若干以，为低通界限的低通滤波器，为正整数，为频率波动步长，，为以为中心的允许波动范围，配置权重时，将权重配置为正；n个低通滤波器中包含若干中包含若干以，为低通界限的低通滤波器，配置权重时，权重配置为负；正权重和负权重各自归一。

21、更进一步的，权重值的优化通过遗传算法实现，适应度采用方法输出电流谐波和实际电流谐波之间均方误差与常数项和的倒数，所述常数项避免分母成零。

22、第二方面，本发明提供一种实现谐波电流检测方法的装置，包括：至少一处理单元，所述处理单元通过总线单元连接存储单元，所述存储单元存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理单元执行时，实现所述的谐波电流检测方法。

23、第三方面，本发明提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如所述的谐波电流检测方法。

24、本发明实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：

25、本申请闭环锁相器根据三相网侧电压获取电网参考电压相位和频率，实现对电压同步信号的准确跟踪。在进行电流谐波检测过程中，将电流转换到相静止坐标，在相静止坐标中，只有基波电流分量和基波电压合成矢量是同步旋转的，处于相对静止的状态，而其他所有电流分量相对于基波正序电压合成矢量均是是动态的。因此，只有基波正序电流分量在基波正序电压矢量及其法线上投影才是常量，其他分量在基波正序电压及其法线上的投影均是交变的，通过低通滤波器组合更加精准的提取其中的直流分量，经过反变换，即可求得电网基波正序电流分量。

26、本申请中低通滤波器的组合为并行结构，通过并行滤波，不必增加滤波时间，n个低通滤波器中包含至少一个为低通界限的低通滤波器，n个低通滤波器中包含若干以，为低通界限的低通滤波器，为正整数，为频率波动步长，，为以为中心的允许波动范围，配置权重时，将权重配置为正；n个低通滤波器中包含若干中包含若干以，为低通界限的低通滤波器，配置权重时，权重配置为负；正权重和负权重各自归一。能够更好的滤除高阶和低阶的谐波，保证得到的三相基频分量的准确性。

技术特征：

1.一种谐波电流检测方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的谐波电流检测方法，其特征在于，所述闭环锁相器将网侧电压，，转换到相静止坐标系得到电网电压轴分量和轴分量，表示为：

3.根据权利要求2所述的谐波电流检测方法，其特征在于，所述带反馈的二阶广义积分器的反馈方式是轴分量减去轴电压输出得到轴误差，轴误差乘阻尼系数且去除轴电压输出后输入二阶广义积分器，轴分量减去轴电压输出得到轴误差，轴误差乘阻尼系数且去除轴电压输出后输入二阶广义积分器。

4.根据权利要求3所述的谐波电流检测方法，其特征在于，二阶广义积分器的传递函数为：。

5.根据权利要求2所述的谐波电流检测方法，其特征在于，通过派克变换将轴正序电压和轴正序电压转换到坐标系：

6.根据权利要求1所述的谐波电流检测方法，其特征在于，所述根据电网参考电压频率、轴分量和轴分量计算电流有功分量和电流无功分量包括：

7.根据权利要求1所述的谐波电流检测方法，其特征在于，n个低通滤波器中包含至少一个为低通界限的低通滤波器，n个低通滤波器中包含若干以，为低通界限的低通滤波器，为正整数，为频率波动步长，，为以为中心的允许波动范围，配置权重时，将权重配置为正；n个低通滤波器中包含若干中包含若干以，为低通界限的低通滤波器，配置权重时，权重配置为负；正权重和负权重各自归一。

8.根据权利要求6所述的谐波电流检测方法，其特征在于，权重值的优化通过遗传算法实现，适应度采用方法输出电流谐波和实际电流谐波之间均方误差与常数项和的倒数，所述常数项避免分母成零。

9.一种实现谐波电流检测方法的装置，其特征在于，包括：至少一处理单元，所述处理单元通过总线单元连接存储单元，所述存储单元存储计算机程序，所述计算机程序被所述处理单元执行时，实现如权利要求1-8任一所述的谐波电流检测方法。

10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求1-8任一项所述的谐波电流检测方法。

技术总结
本发明涉及一种谐波电流检测方法、装置及存储介质，涉及谐波电流检测领域。本申请获取三相电网电压，通过闭环锁相器根据三相网侧电压提取电网参考电压相位及频率；获取三相电网电流转换到相静止坐标系得到电网电流轴分量和轴分量，根据电网参考电压频率、电网电流轴分量和轴分量计算得到电流有功分量和电流无功分量，通过并行的N个低通滤波器过滤电流有功分量和电流无功分量，将过滤结果加权求和得到电流有功直流分量和电流无功直流分量，电流有功直流分量和电流无功直流分量经过逆变换得到三相基频分量，将三相基频分量与三相电网电流作差得到三相电流谐波。

技术研发人员：王棚,白林政,李楠,谢凯,赵元龙,彭佳
受保护的技术使用者：国网山东省电力公司肥城市供电公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15