[发明专利]有源电力滤波器的延时处理方法及系统

说明书

技术领域：

本发明涉及一种有源电力滤波器的延时处理方法及系统，属电力电子技术领域。

背景技术：

电力电子装置的广泛应用给电网带入了大量的谐波，谐波污染问题已经引起人们的高度重视。我国早在1993年通过了限制供电系统及用电设备的谐波污染标准——《电能质量公用电网谐波》(GB/T-14594-93)。长期以来，传统无源滤波器在电网谐波治理中发挥了很大的作用，然而，随着现代工业的发展，电力负荷愈趋复杂，电力系统谐波愈具时变性，无源电力滤波器由于动态性能差、存在谐振危险，应用场合受到了一定的限制。有源电力滤波器作为一种动态补偿电网谐波的装置，能有效弥补传统无源电力滤波器的不足，目前已步入实用化阶段。

有源电力滤波器包括主电路和谐波检测电路两部分，谐波检测部分的精度直接影响滤波器的谐波补偿效果。传统的有源电力滤波器谐波检测部分由模拟器件实现，实时性强，但是硬件成本高，且易受温漂、环境变化的影响，导致其精度低、抗干扰差、电路复杂。随着数字信号处理器(DSP)的发展，基于全数字化的有源电力滤波器克服了传统滤波器的缺点，易于实现先进的控制算法，降低了电路成本。然而，数字化系统固有的延时降低了谐波检测的精度，从而影响了有源电力滤波器的性能。

为改善数字控制的时延影响，一般需要采用高速的DSP和数据采样芯片，以减小延迟时间，提高谐波检测精度。然而，此类方法增加了有源电力滤波器的成本，限制了其在国内的应用发展。中国专利02129371.6提出了一种基于瞬时无功功率理论的分次补偿方法，通过在坐标变换矩阵中加入延迟时间补偿角分别对各次谐波电流的检测延时进行补偿，有效解决了检测延时问题。但该方法需要在每个采样周期分别计算一次所需补偿次数的谐波大小，当需要补偿的谐波次数较多时，会占用大量的DSP计算时间，采样周期较小会导致DSP计算时间不够而影响系统实现，采样周期较大则会降低检测精度；传统基于傅立叶变换的谐波电流检测方法，在一个工频周期内采样并存储若干电流值，通过对该数据的傅立叶分析，得到上一工频周期内谐波电流的信息，有源电力滤波器将该谐波电流提前一个延迟时间输出，可以消除检测延时的影响。然而，该方法根据上一周期的谐波电流值补偿当前周期谐波电流，在负载电流突变或工频周期内时变时，会失去补偿效果甚至导致系统的不稳定。同时，数字化有源电力滤波器需要实时采样滤波器输出的谐波电流值，用以构成闭环，该电流值中含有滤波器PWM开关动作带入的高次谐波，为消除采样值中此类高次谐波的影响，往往在DSP芯片内对上述采样值进行数字滤波，再用滤波后的值构成闭环；然而，对该反馈信号滤波所带来的延时效应在系统实现时均未被考虑，影响了有源电力滤波器的补偿精度。

发明内容：

本发明的目的在于从谐波检测算法、负载谐波电流采样时机选择和谐波电流反馈值采样点选择三个方面进行综合优化，减小了数字化延时对有源电力滤波器补偿精度的影响，缩短了DSP的运算时间，更加适用于中等价格和处理速度的DSP芯片。

本发明的具体技术方案如下：

1.基于切换算法检测并计算当前负载的谐波电流值。

首先基于瞬时无功功率理论的瞬时空间矢量法检测负载谐波电流。通过软件锁相算法，由当前电网电压值u_a，u_b，u_c得到当前电压空间矢量的相位角，利用该相位角对负载电流i_aL，i_bL，i_cL做三相静止到两相旋转的坐标变换，得到瞬时有功和无功电流i_p，i_q，i_p，i_q分别减去各自低通滤波后的值，再经过两相旋转到三相静止的坐标反变换，得到负载电流中的基波值i_a1，i_b1，i_c1，i_aL，i_bL，i_cL分别减去i_a1，i_b1，i_c1，得到负载电流中的谐波分量也即滤波器需要输出的谐波电流值i_ah，i_bh，i_ch。