[发明专利]基于加窗全相位FFT的APF谐波检测与控制系统及方法

权利要求书

1.一种基于加窗全相位FFT的APF谐波检测与控制系统，包括带非线性负载和有源电流滤波器的交流电网，其特征在于它包括控制模块和检测模块，其中，所述检测模块包括指令电流检测运算单元；所述控制模块包括主电路单元、PWM驱动单元和电流跟踪控制单元；所述指令电流检测运算单元的输入端检测电网中负载端的电流信号，其输出端与电流跟踪控制单元的输入端连接；所述PWM驱动单元的输入端连接电流跟踪控制单元的输出端，其输出端连接主电路单元的输入端；所述主电路单元的输出端输出补偿电流信号反馈给电网。

2.根据权利要求1所述一种基于加窗全相位FFT的APF谐波检测与控制系统，其特征在于所述指令电流检测运算单元是由数据采集模块、信号调理电路模块、A/D转换器模块、光电隔离模块、驱动电路模块、数据存储模块、DSP中央控制模块、显示电路模块、过零检测模块和电压传感器模块构成；其中，所述数据采集模块检测电网中负载端的三相电流信号和有源电流滤波器发出的三相补偿电流信号，其输出端与信号调理电路模块的输入端连接；所述A/D转换器模块的输入端分别连接信号调理电路模块的输入端和电压传感器模块的输入端，同时还与DSP中央控制模块呈双向连接；所述光电隔离模块的输入端连接DSP中央控制模块的输出端，其输出端连接驱动电路模块的输入端；所述数据存储模块与DSP中央控制模块呈双向连接；所述过零检测模块的输入端连接电压传感器模块的输出端，其输出端与DSP中央控制模块的输入端连接；所述DSP中央控制模块的输出端还与显示电路模块的输入端连接；所述电压传感器模块的输入端采集直流侧的母线电压信号和交流电网中的A、B、C三相相电压信号。

3.根据权利要求2所述一种基于加窗全相位FFT的APF谐波检测与控制系统，其特征在于所述电压传感器模块由四个霍尔电压传感器构成，分别采集母线电压信号和交流电网中的A、B、C三相相电压信号。

4.根据权利要求2所述一种基于加窗全相位FFT的APF谐波检测与控制系统，其特征在于所述A/D转换器模块是A/D转换芯片AD7356。

5.根据权利要求2所述一种基于加窗全相位FFT的APF谐波检测与控制系统，其特征在于所述DSP中央控制模块是由包含大容量快速闪存、多个32位定时器、2个事件管理器和SPI、SCI、CAN多种接口，可提供多达16路的PWM控制脉冲信号的美国德州仪器公司的DSP芯片TMS230F2812。

6.根据权利要求1所述一种基于加窗全相位FFT的APF谐波检测与控制系统，其特征在于所述电流跟踪控制单元由LADRC控制器构成；所述LADRC控制器是由非线性跟踪微分器TD单元、扩张状态观测器ESO单元、非线性误差反馈控制律NLSEF单元以及控制对象单元构成；所述非线性跟踪微分器TD单元采集指令电流检测运算单元输出的电压信号，其输出端与非线性误差反馈控制律NLSEF单元的输入端连接；所述非线性误差反馈控制律NLSEF单元的输入端接收非线性跟踪微分器TD单元的输出端和扩张状态观测器ESO单元的输出端发出的信号之和；所述扩张状态观测器ESO单元的输入端采集控制对象的输出端信号，其输出端输出的信号经1/b倍变换后与非线性误差反馈控制律NLSEF单元的输出信号叠加后输送给控制对象，同时叠加信号还经倍数b变换输送给扩张状态观测器ESO单元。

7.根据权利要求1所述一种基于加窗全相位FFT的APF谐波检测与控制系统，其特征在于所述主电路单元由电压型PWM变流器电路构成；其中，它是由3个由电力电子开关器件构成的桥臂、电容C以及储能装置构成；所述每个桥臂均有一个IGBT开关管和一个二极管反并联而成，每个桥臂的一端分别连接电网的3相线路，另一端连接电容C以及储能装置；所述每个IGBT开关管的门极接收PWM驱动单元发出的PWM驱动信号。