[发明专利]一种基于复合广义积分的FBD谐波检测方法

说明书

一种基于复合广义积分的FBD谐波检测方法。通过观测虚拟磁链代替传统FBD谐波检测法中的锁相环。虚拟磁链通过降阶广义积分和二阶广义积分相结合的复合广义积分结构进行观测。前级降阶广义积分实现对电网电压的正负序分离，后级二阶广义积分生成与电网电压矢量正交的虚拟磁链信号并进一步抑制谐波。在检测中加入了锁频环和直流量消除结构，实现整个复合广义积分的频率自适应和直流分量抑制，大大提高了检测方法的适用性。本发明解决了目前改进的FBD检测法在电网电压严重畸变工况下检测精度不够好和结构复杂的问题，提供了一种不需要后期计算便可以直接实现正负序分离、内存消耗小、结构简单可靠的基于复合广义积分的FBD谐波检测方法。

技术领域

本发明涉及电力系统的谐波检测方法，具体是一种基于复合广义积分的FBD谐波检测方法。

背景技术

电力系统发展到今天，已有大量的电力电子设备和各种非线性负荷接入电网，电网谐波污染愈发严重，若不加以治理，将严重影响电网稳定、安全运行。有源滤波器作为治理谐波的一种有效设备，已经得到广泛的应用。其中谐波检测部分是有源滤波器的关键部分，保证有源滤波器功能高效实现.当前有许多谐波检测方法，包括快速傅里叶变换法和瞬时无功功率法等，相比于其他谐波检测方法，FBD谐波检测法具有结构简单，无复杂坐标变换的优点。

在能精确获得电网电压相位信息的情况下，FBD谐波检测法可以快速准确检测出电网谐波。但传统的FBD谐波检测法通过锁相环检测电网电压相位，而锁相环仅能在电网电压平衡无畸变的工况下精准锁相，因此传统FBD谐波检测法适应性差，难以满足现代电力系统的需求。介于此，各种改进的谐波检测方法被提出。

目前对FBD检测法的改进主要集中在对其锁相环(phase-locked loop,PLL)的改进。第一种是坐标变换的方法，包括双同步、多同步坐标变换，但坐标变换的方法比较复杂，需要多个解耦环节。第二种则是采用积分器产生电压同步信号，包括正弦幅值积分、降阶广义积分、二阶广义积分器以及级联二阶广义积分器等，但这几种积分器在检测精度和结构复杂性上都具有一定的提高空间。当前亟需提出一种结构简单、检测结果精确的方法，以满足现代电力系统的要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构简单，不需要后期计算便可以直接实现正负序分离、内存消耗小、检测结果精确的基于复合广义积分的FBD谐波检测方法。

本发明的目的是这样达到的：

基于复合广义积分的FBD谐波检测方法，通过观测虚拟磁链代替传统FBD谐波检测法中的锁相环；虚拟磁链通过降阶广义积分和二阶广义积分相结合的复合广义积分结构进行观测：前级降阶广义积分实现对电网电压的正负序分离，后级二阶广义积分生成与电网电压矢量正交的虚拟磁链信号并进一步抑制谐波；具体步骤是：

步骤1：由电网电流和与电网电压同步的正余弦信号获得等效有功电导G_p(t)：

式中，u为电网电压，u＝[u_a,u_b,u_c]^T，i为电网电流，i＝[i_a,i_b,i_c]^T，分别为n次谐波电流正序和负序幅值；分别为n次谐波电流正序和负序的初相角；

步骤2：获得的等效有功电导经过低通滤波器得到直流等效有功电导将直流等效有功电导与相应正余弦信号相乘得到三相基波正序有功电流；当有源滤波器既补偿谐波又补偿无功时，将电网电流与基波正序有功电流做差，得到补偿指令信号；当有源滤波器仅补偿谐波电流时，将电网电流与基波正序有功电流和无功电流做差，得到补偿指令信号；