[发明专利]一种指定次谐波补偿APF及其谐波检测和控制方法

权利要求书

1.一种指定次谐波补偿有源电力滤波器，其特征在于，包括信号采样模块（1）、人机交互界面（2）、指定次谐波电流检测模块（3）、电流跟踪控制模块（4）和功率电路模块（5）；所述信号采样模块（1）的输入端与电网连接（6）和非线性负载（7）相连，其输出端与指定次谐波电流检测模块（3）的输入端连接；所述人机交互界面（2）输出端与指定次谐波电流检测模块（3）连接；所述指定次谐波电流检测模块（3）的输出端与电流跟踪控制模块（4）的输入端连接；所述电流跟踪控制模块（4）的输出端与功率电路模块（5）连接；所述功率电路模块（5）产生需要补偿的谐波电流以消除电网中非线性负载产生的谐波。

2.一种基于权利要求1中的指定次谐波补偿有源电力滤波器的谐波检测和补偿电流控制的方法，其特征在于，由于采用三相三线制电网的三相对称，以A、B、C三相中A相为例对谐波检测和补偿方法进行详细说明，具体步骤为：

第1步，通过信号采样模块（1）中网侧电压传感器、负载电流传感器获得电网任一时刻t的电网电压和负载电流，分别可以表示为：

ea(t)=2Ecos(ωt)eb(t)=2Ecos(ωt-2π3)ec(t)=2Ecos(ωt+2π3)---(1);]]>

其中，e_a（t）、e_b（t）、e_c（t）分别为A、B、C三相电网电压在t时刻的瞬时值，E为电网电压幅值，i_a(t)、i_b(t)、i_c(t)分别为A、B、C三相负载电流在t时刻的瞬时值，I_k为负载电流第k次谐波电流的幅值，ω为电网电压角频率，为第k次谐波电流的初始相位角；

第2步，通过人机交互界面（2）输入用户指定的需要检测和补偿的第n次谐波；

第3步，将步骤1中获得的电网电压瞬时值，经过DSP处理器中的软件锁相环得到A相电网电压的相位为θ=ωt；

第4步，根据步骤2中用户输入的需要治理的谐波次数n和步骤3中通过锁相环获得的A相电网电压的相位为θ=ωt，构造n倍基波频率的正交单位正余弦函数如下式：

2sin(nωt)2cos(nωt)---(3);]]>

第5步，用所构造的n倍基波频率的正交函数分别乘以A相电网电流得到

其中，i_imag为A相负载电流的无功分量，i_real为A相电流的有功分量；

第6步，将步骤5中获得的A相负载电流的无功分量i_imag和A相电流的有功分量i_real，送入指定次谐波电流检测模块（3）的改进积分器模块中；

当n=k时：

其中，为积分器输出，表示A相负载电流第n次谐波的无功分量，为积分器输出，表示A相负载电流第n次谐波的有功分量；I_n分别表示A相负载电流第n次谐波的相位和幅值；

当n≠k时：i‾nimag=0i‾nreal=0---(6)]]>

其中，为积分器输出，表示A相负载电流第n次谐波的无功分量，为积分器输出，表示A相负载电流第n次谐波的有功分量；

第7步，将步骤6中获得的A相负载电流第n次谐波的无功分量A相负载电流第n次谐波的有功分量送入指定次谐波电流检测模块（3）中的相位及模值计算功能子模块，计算出需要补偿的负载电流A相的第n次谐波电流为：

其中，i_an为负载电流A相的第n次谐波电流，I_n负载电流A相的第n次谐波电流幅值，为负载电流A相的第n次谐波电流初始相位；

第8步，步骤7中获得的负载电流A相的第n次谐波电流i_an，送入电流跟踪控制模块（4），输出PWM脉冲驱动信号控制功率电路模块（5）产生需要补偿的谐波电流；

同理，A、B、C三相中的B、C相也按照上述A相的方式进行谐波检测和补偿。