有源濾波方法和濾波器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電子濾波器技術(shù)領(lǐng)域，特別設(shè)及一種有源電力濾波方法和濾波器。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，有源電力濾波器從諧波電流檢測的角度主要分為：基于FFT(FastFourier Transformation,快速傅立葉變換）的諧波電流檢查、基于瞬時無功理論的諧波電流檢測W 及無諧波電流檢測的APF(Activepowerfilter,有源電力濾波器)。在此基礎(chǔ)上，針對特 定場合，有學者提出指定次諧波消除的算法，將瞬時無功理論拓展到各次諧波的分次檢測， 然后疊加得到總的諧波電流。諧波電流通過電流控制器最后得到指令調(diào)制電流信號，進過 PWM得到相應的開關(guān)管驅(qū)動信號，送到逆變器對應的功率開關(guān)管上。
[000引分次諧波電流環(huán)獨立控制雖然能提高APF的補償精度，會增大控制器的計算量W及延遲，降低了系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，同時，當需要濾除的諧波次數(shù)較多時，對單個控制忍 片的硬件要求很高，會增大設(shè)備的成本；或者采用多個控制忍片來協(xié)同控制，增加成本的同 時，由于設(shè)及到多個CPU的同步，會降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0004] 諧波電流檢測部分：（1)若采用FFT的方式，對各次諧波都能檢測到，但需要一個 周波的響應時間，很大程度上降低了系統(tǒng)的動態(tài)響應速度，且對控制器要求較高。（2)基于 瞬時無功理論的諧波電流檢測技術(shù)，能直接得到全部的諧波電流，響應速度很快，但運樣就 只能對所有諧波一起控制，帶寬的限制會影響APF諧波補償精度。（3)若采用基于瞬時無功 理論的指定次諧波電流檢測技術(shù)，對每次諧波電流進行檢測時均需要進行兩次坐標變換， 當所選擇的諧波次數(shù)較多時，對控制器的要求很高，或者采用多CPU協(xié)同控制，增大成本且 降低系統(tǒng)的穩(wěn)定性。按目前市場主流的控制忍片，在考慮成本的基礎(chǔ)上，若選擇濾除的諧波 次數(shù)過多，很難滿足要求，因而在實際應用往往選擇指定次諧波濾除時所能選取的諧波次 數(shù)一般不超過6個。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的主要目的在于，針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種有源電力濾波方 法和濾波器，其既能克服FFT方式的系統(tǒng)動態(tài)響應速度慢、基于瞬時無功理論的諧波檢測 技術(shù)所存在的帶寬問題W及單純采用指定次諧波電流檢測技術(shù)所存在的補償精度問題，又 能降低設(shè)備成本，提升系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0006] 為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案。
[0007] 本發(fā)明提供一種有源濾波方法，包括W下步驟： 采集負載側(cè)的=相電流； 通過坐標變換得到基波頻率旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流，采用基于瞬時無功理論的指定次諧 波補償法對諧波進行分區(qū)段、分次補償； 將補償電流依次輸入集中電流環(huán)控制器和PWM調(diào)制模塊，W轉(zhuǎn)換成脈沖波形電流； 利用驅(qū)動逆變器將所述脈沖波形電流轉(zhuǎn)換成需要補償?shù)闹C波電流。
[0008] 上述方法中，所述采集負載側(cè)的=相電流的步驟具體包括： 根據(jù)實際需求設(shè)定諧波次數(shù)并進行指定次諧波電流檢測。
[0009] 上述方法中，所述通過坐標變換得到基波頻率旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流，采用基于瞬 時無功理論的指定次諧波補償法對諧波進行分區(qū)段、分次補償?shù)牟襟E具體包括： 改變旋轉(zhuǎn)角度和坐標變換矩陣求出各次諧波電流后，選擇所需要補償?shù)闹C波電流次 數(shù)，然后相加便可W得到需要補償?shù)闹C波電流。
[0010] 上述方法中，所述將補償電流依次輸入集中電流環(huán)控制器和PWM調(diào)制模塊，W轉(zhuǎn) 換成脈沖波形電流的步驟具體包括： 根據(jù)實際需求設(shè)定的區(qū)間所包含的諧波電流的次數(shù)，采用基于瞬時無功理論的指定次 諧波算法計算出該區(qū)間包含的運幾次諧波電流，將各個區(qū)間的諧波電流各自疊加后，送到 與之對應的區(qū)間的集中電流環(huán)控制器中，得到各個模塊輸出的指令諧波電流，再通過PWM 調(diào)制模塊得到該模塊所對應的逆變器各個功率開關(guān)管所對應的脈沖信號來驅(qū)動逆變器輸 出所需要補償?shù)闹C波電流。
[0011] 本發(fā)明還相應地提供一種有源電力濾波器，它包括： 分次檢測模塊，用于根據(jù)實際需求設(shè)定模塊中需要設(shè)定濾除的諧波次數(shù)并進行指定次 諧波電流檢測； 集中電流環(huán)控制器，用于接收所述諧波電流，并根據(jù)實際需求進行區(qū)段化集中控制，W消除不同諧波頻率帶來的靜差； PWM調(diào)制模塊，調(diào)節(jié)諧波電流的脈寬； 逆變器，用于將所述脈沖波形電流轉(zhuǎn)換成需要補償?shù)闹C波電流， 所述分次檢測模塊、集中電流環(huán)控制器、PWM調(diào)制模塊和逆變器采用分體式模塊化設(shè) 計。
[0012] 上述濾波器中，根據(jù)實際需求設(shè)定區(qū)段，在每個區(qū)間內(nèi)分別設(shè)置一個分次檢測模 塊和一個集中電流環(huán)控制器。
[0013] 上述濾波器中，所述PWM調(diào)制模塊和逆變器由所有區(qū)段的分次檢測模塊和集中電 流環(huán)控制器所共享。
[0014] 上述濾波器中，在每個區(qū)間內(nèi)分別設(shè)置一個PWM調(diào)制模塊和一個逆變器，且每個 區(qū)間內(nèi)的分次檢測模塊、集中電流環(huán)控制器、PWM調(diào)制模塊和逆變器依次連接。
[0015] 本發(fā)明相比于傳統(tǒng)濾波方法，具有W下優(yōu)點： (1) 保證功率輸出的同時，W同樣的成本實現(xiàn)電能質(zhì)量產(chǎn)品更高的補償精度和動態(tài)響 應速度； (2) 降低了各個模塊的硬件設(shè)計難度； (3) 降低了各個模塊的軟件設(shè)計難度； (4) 提高了電能質(zhì)量產(chǎn)品整機的穩(wěn)定性； (5) 便于電能質(zhì)量產(chǎn)品向更寬的濾波范圍推廣。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發(fā)明實施例中有源濾波方法的流程示意圖。
[0017] 圖2是本發(fā)明實施例中指定次諧波檢測法的原理框圖。
[0018] 圖3是本發(fā)明的一實施例中有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0019] 圖4是本發(fā)明的另一實施例中有源電力濾波器的結(jié)構(gòu)框圖。
[0020] 本發(fā)明目的的實現(xiàn)、功能特點及優(yōu)點將結(jié)合實施例，參照附圖做進一步說明。
【具體實施方式】
[0021] W下將結(jié)合附圖及具體實施例詳細說明本發(fā)明的技術(shù)方案，W便更清楚、直觀地 理解本發(fā)明的發(fā)明實質(zhì)。
[0022] 參照圖1所示，本發(fā)明的有源濾波方法可用于電力系統(tǒng)或其它電能質(zhì)量產(chǎn)品中， 主要用于濾除多次諧波并進行有源補償。該方法主要包括W下步驟： SlO:采集負載側(cè)的S相電流； S20 :通過坐標變換得到基波頻率旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流，采用基于瞬時無功理論的指定 次諧波補償法對諧波進行分區(qū)段、分次補償； S30 :將補償電流依次輸入集中電流環(huán)控制器和PWM調(diào)制模塊，W轉(zhuǎn)換成脈沖波形電 流； S40 :利用驅(qū)動逆變器將脈沖波形電流轉(zhuǎn)換成需要補償?shù)闹C波電流。
[0023] 步驟SlO具體包括： 根據(jù)實際需求設(shè)定諧波次數(shù)并進行指定次諧波的檢測。
[0024] 步驟S20具體包括： 改變旋轉(zhuǎn)角度和坐標變換矩陣求出各次諧波電流后，選擇所需要補償?shù)闹C波電流次 數(shù)，然后相加便可W得到需要補償?shù)闹C波電流。
[0025] 步驟S30具體包括： 根據(jù)實際需求設(shè)定的區(qū)間所包含的諧波電流的次數(shù)，采用基于瞬時無功理論的指定次 諧波算法計算出該區(qū)間包含的運幾次諧波電流，將各個區(qū)間的諧波電流各自疊加后，送到 與之對應的區(qū)間的集中電流環(huán)控制器中，得到各個模塊輸出的指令諧波電流，再通過PWM 調(diào)制模塊得到該模塊所對應的逆變器各個功率開關(guān)管所對應的脈沖信號來驅(qū)動逆變器輸 出所需要補償?shù)闹C波電流。
[0026] 參照圖2所示，電流互感器采集負載側(cè)的=相電流，通過坐標變換得到指定次諧 波對應的頻率旋轉(zhuǎn)坐標系下的電流ip。和iq。，如式（1)所示。
[0027] 如 I冷QCssk (1) 如JI、 Iv,. 將ip。、iq。經(jīng)LPF(LowPassFilter,低通濾波器）后再經(jīng)過反坐標變換得到指定次諧 波電流i。。、ib。、i。。，