[发明专利]基于积分算法的APF控制装置

说明书

技术领域

本发明涉及有源电力滤波器(APF)控制系统的研究领域，特别涉及一种基于积分算法的APF控制装置。

背景技术

非线性负荷和各种换流设备的广泛应用，使得电力系统的谐波污染问题变得十分严重。谐波的存在会对电力系统本身以及通信系统等造成一系列的危害,因此，有效地消除电网中的这些有害电流成为一个亟待解决的问题。

有源电力滤波器是一种理想的谐波和无功电流发生器，它需要计算出负载电流所含的谐波成份，并产生与之相位相反的电流注入电网，使得电网电流只含有基波成份，有时只需滤除某些特定次谐波，即可达到滤波的目的。因此，有源电力滤波器需要对电网和自身多路信号进行处理，同时要保证高开关频率，处理速度和精度成为其关键技术问题，对谐波补偿效果起重大作用。

目前，常见的检测谐波的算法有瞬时无功功率分离法、离散傅立叶变换法(DFT)、快速傅立叶FFT等。其中，瞬时无功功率分离法是通过瞬时有功功率理论和瞬时无功功率理论，将信号中的瞬时基波电流和谐波电流快速计算出来，但该方法主要应用于三相三线制电路，在单项电路和三相四线制电路中需要进一步改进，因此需要增加硬件，加大投入。DFT方法虽然可准确检测出稳态信号中任意次谐波的信息，但需采用不同频率的正弦波发生器，且计算量极大，该方法基于频域的分析原理，丢失了信号的时域信息，若信号突变，会导致检测结果存在较大的误差和延迟。快速傅立叶FFT算法是运算量大为简化的DFT，运算时间减少，程序简单、计算效率高，并且对存储量要求不高。FFT算法可以计算到0～fs/2范围内的频谱；然后实际情况可能是：用户只需要检测很窄的频带或几根谱线；另外，虽然FFT相对于DFT已经极大的减小了计算量，但当进行FFT变换时，若点数N的数值较大，则仍然无法在嵌入式系统中实现实时处理。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供基于积分算法的APF控制装置，该装置由一片DSP负责算法的复杂运算；另一片DSP负责通讯、保护等辅助程序，同时负责特定次谐波检测工作，而特定次谐波检测通过由傅立叶级数变换而来的积分算法来实现。

本发明控制装置采用如下技术方案：基于积分算法的APF控制装置，包括AD采样电路、DA检测电路、FPGA、第一DSP及第二DSP，所述AD采样电路、DA检测电路分别与第一DSP连接，FPGA分别与第一DSP及第二DSP连接，第一DSP与第二DSP相连；所述第二DSP用于检测特定次谐波信号，并将所检测的特定次谐波信号提供给第一DSP，由第一DSP产生相应的调制波输出给FPGA；所述FPGA产生载波信号，并与来自第一DSP的调制波信号进行比较，生成功率管所需的驱动脉冲。

所述第二DSP采用积分算法检测特定次谐波信号；积分算法采用如下公式：