[发明专利]一种有源电力滤波器的谐波电流检测滤波方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种有源电力滤波器的谐波电流检测滤波装置，属于电能质量 控制领域。

背景技术

近年来，电力电子装置和非线性负载的普遍使用，使谐波电流和无功电流 大量注入电网，严重威胁电网和电气设备的安全运行与正常使用，对谐波无 功进行滤波和补偿已被人们越来越重视。

使用无源滤波装置来解决无功和谐波问题存在许多缺点。如无源滤波器的 设计大多针对特定频率的谐波，只能滤除特定次谐波，存在着与电网发生谐 振的可能性；并且对电网阻抗和频率变化十分敏感；体积大、损耗大等等。 为解决这一问题，人们做了许多研究与探讨，其中具有代表意义的是有源电 力滤波器。从目前国外的使用情况来看，利用有源电力滤波器进行谐波和无 功补偿是今后的一个发展趋势。

有源电力滤波器是一种动态抑制谐波和补偿无功的电力电子装置，它能对 频率和大小都变化的谐波和无功进行补偿，可以弥补无源滤波器的缺点，获 得比无源滤波器更好的补偿特性，是一种理想的补偿谐波装置。

作为有源电力滤波器，其基本原理是检测负载谐波，注入反相谐波，以谐 波的相互抵消达到滤波的目的。一般的有源电力滤波器是一个电流模式控制 的电压源逆变器。输出电流是通过逆变器输出的电压作用在输出电感上产生 的。图1为现有的有源电力滤波器负载电流检测、处理原理框图，由于负载 电流是根据最大负荷设计的，实际投运过程当中由于负载的变化，检测得到 的负载电流可能较小，势必造成A/D采样信号较小。尽管有些负载所产生的 谐波电流较大，但是和负载的基波电流相比仍然所占比例较小，谐波电流与 基波电流相叠加经过采样和A/D转换后从中提取出的谐波电流信号的分辨率 会比较低，故采样到的谐波电流与传感器量程相比会太小，引起失真，从而 影响有源电力滤波器的补偿效果。目前，为了解决这个问题会采用信号放大 的办法，但是A/D转换器的输入范围仅为5V左右，因此不能将信号放大倍 数提高太多。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够准确检测并滤波有源电力滤波器中谐波电 流的装置。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种有源电力滤波器的谐 波电流检测滤波装置，包括：与电网连接的输出电抗器、与该输出电抗器连 接的有源电力滤波器的功率单元、与该功率单元连接的驱动电路、其特征在 于：还包括：

两相坐标系变换模块、用于将三相负载电流变换为两相坐标系即d-q坐标 系下的二相负载电流，其中两相坐标系是与电路中电压矢量同步旋转，旋转 角频率为ω_s；

低通滤波模块、用于将两相坐标系变换模块输出的二相负载电流中d、q 分量各自的谐波分量电流滤除，从而获得的基波分量电流；

三相坐标系变换模块、用于将经低通滤波模块处理后的基波分量电流变 换为三相坐标系下的三相负载电流的基波分量电流；

PWM生成模块、用于产生控制有源电力滤波器的功率单元的脉冲宽度调 制信号；

减法器、用于将三相负载电流与三相坐标系变换模块输出的基波分量电 流相减，获得谐波信号电流。

上述第二技术方案中的有关内容解释如下：

1、上述方案中，一个谐波模数转换器位于所述减法器与PWM生成模块 之间；一个负载模数转换器与两相坐标系变换模块的输入端连接；一个基波 模数转换器、位于三相坐标系变换模块与减法器之间。

2、上述方案中，一个谐波电流放大器位于所述减法器与PWM生成模块 211之间，该谐波电流放大器用于将谐波信号电流进行放大，获得三相负载 电流谐波信号。

由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点和效果：

1、本发明在得到负载电流的基波分量，并将基波分量反馈到谐波电流检 测环节，从而降低谐波电流检测的失真，提高谐波电流补偿效果。

2、本发明通过硬件把负载电流中的基本分量进行分离，将所得谐波电流 信号单独进行放大并进行模数转换，从而提高了谐波电流检测的分辨率，改 善了谐波电流的补偿效果。

3、本发明谐波电流直接由三相负载电流得到，不需要做任何计算，避免 了数字计算过程中的舍入误差，提高了谐波电流的检测精度。

4、本发明在三相坐标系变换模块中加入了算法延时补偿功能，可以对软 件算法所产生的延时进行补偿，从而使输出电流的基波分量更加准确。

附图说明