[发明专利]基于卡尔曼滤波的指令电流检测算法及系统

说明书

本发明公开了一种基于卡尔曼滤波的指令电流检测算法及系统，包括：测量三相负载中的负载电流瞬时值；利用clark变换，将三相负载中的负载电流瞬时值变换到α‑β两相正交坐标系中：经过坐标变换得到瞬时有功电流i_p和无功电流i_q；基于i_p_i_q建立离散系统状态方程和测量方程；利用卡尔曼滤波器对i_p和i_q进行滤波，得到直流分量；通过坐标反变换得到基波正序电流，将基波正序电流与负载电流相减得到总补偿电流。本发明方法能够快速的跟踪负载电流的变化，检测出补偿电流指令参考信号，与使用Butterworth LPF的算法相比，其检测速度快、实时性好，且三相幅值波动小，从而使得补偿速度更快，效果更可靠。

技术领域

本发明涉及一种卡尔曼滤波的指令电流检测算法及系统。

背景技术

随着电力电子技术的发展和应用，电力电子设备广泛应用于三相四线制电力系统，使谐波污染日益严重，造成电网损耗增加，电气设备使用寿命减少等危害。三相负载接入极易不对称，使三相不平衡，产生零线电流，如果零线电流过大，会烧毁电力设备。大多数电能质量调节器具有补偿谐波、补偿三相不平衡等提高电能质量的功能。而补偿电流指令信号检测的实时性是影响电能质量调节器补偿效果主要因素之一。

传统的指令电流检测算法有频域中的快速傅里叶变换(FFT)算法、离散傅里叶变换(DFT) 算法等，但是由于算法比较复杂，计算量较大，产生延时比较大；时域中主要有基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q法和i_d-i_q法，算法中常用Butterworth滤波器(ButterworthFilter，BF) 对i_p(或i_d)和i_q进行滤波得到直流分量，再进行反变换，但BF自身固有的延时特性，使得检测实时性比较差。

现有技术提出综合利用均值滤波器和BF可以获得良好的检测精度和良好的动态响应，但是同时利用两个滤波器，加大了算法的复杂性；现有技术利用一种变步长LMS算法来实现i_p_i_q理论中低通滤波器的功能，应用当前误差和上一次误差的自相关函数来控制步长更新，在一定程度上消除了噪声的干扰，但跟踪波形会产生一定的稳态失调误差，而且当负载突变时，跟踪精度会随之降低。

发明内容

为了解决上述的问题，本发明提出了一种基于卡尔曼滤波的指令电流检测算法及系统，能够快速的跟踪负载电流的变化，检测出补偿电流指令参考信号，补偿速度更快，效果更可靠。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一个或多个实施方式中，公开了一种基于卡尔曼滤波的指令电流检测算法，包括：

测量三相负载中的负载电流瞬时值i_a，i_b，i_c；

利用clark变换，将三相负载中的负载电流瞬时值变换到α-β两相正交坐标系中：

经过坐标变换得到瞬时有功电流i_p和无功电流i_q；

基于i_p_i_q建立离散系统状态方程和测量方程；

利用卡尔曼滤波器对有功电流i_p和无功电流i_q进行滤波，得到直流分量；

通过坐标反变换得到基波正序电流，将基波正序电流与负载电流相减得到总补偿电流。

进一步地，利用clark变换，将三相负载中的负载电流瞬时值变换到α-β两相正交坐标系中，具体为：