[发明专利]用于改善PCC处电能质量的电压检测型有源滤波器

权利要求书

1.一种用于改善PCC处电能质量的电压检测型有源滤波器，其特征在于：所述有源滤波器包括：电力电子变流器、LCL滤波电路、直流侧电容、网侧电流检测接口电路、直流侧电压检测接口电路、PCC处电压和过零检测电路及处理器；所述处理器分别与所述电力电子变流器、网侧电流检测接口电路、直流侧电压检测接口电路及PCC处电压和过零检测电路相连接；所述电力电子变流器分别与所述LCL滤波电路及直流侧电容相连接，所述LCL滤波电路与所述网侧电流检测接口电路相连接；所述直流侧电容与所述直流侧电压检测接口电路相连接；

所述处理器包括谐波电压提取模块、谐波电压控制模块和补偿电流控制模块；所述谐波电压提取模块分别与PCC处电压和过零检测电路及谐波电压控制模块相连接，所述谐波电压提取模块用于通过PCC处电压和过零检测电路的检测得到的PCC处电压提取出指定次谐波分量；所述谐波电压控制模块用于通过谐波电压提取模块提取出的电压谐波分量得到所需各次谐波补偿电流指令，并将所述各次谐波补偿电流指令发送至所述补偿电流控制模块，所述补偿电流控制模块分别与所述网侧电流检测接口电路和直流侧电压检测接口电路相连接；

所述谐波电压提取模块基于改进的滑窗离散傅里叶变换的进行谐波电压的提取；

所述谐波电压的提取包括：

(1)通过PCC处电压和过零检测电路得到三路电压脉冲信号，每路电压脉冲信号的上升沿和下降沿皆与对应相交流电压的过零时刻同步；使用三个时间计数器，每上升沿或下降沿时刻对所述三个计数器清零，并在各路电压脉冲信号的上升沿和下降沿时刻记录计数器值，并通过下式

计算得到基波电压角频率ω_s，N_up、N_down分别表示上升沿和下降沿时刻的计数器值，T_c表示单位计数器值所对应时间；

(2)通过PCC处电压和过零检测电路对电网三相交流电压u_A、u_B、u_c进行信号采集，经Clarke变换将其变换为两相交流电压u_α、u_β用于进行SDFT；以T_s的恒定周期对其采样时，通过下式

θ₁(k)＝θ₁(k-1)+ω_sT_s

更新一次基波电压相位，k表示当前时刻；计算得到u_α(k)·cosθ_n(k)、u_α(k)·sinθ_n(k)、u_β(k)·cosθ_n(k)、u_β(k)·sinθ_n(k)，并与θ₁(k)一起分别存储到table_Anα、table_Bnα、table_Anβ、table_Bnβ、table_θ数据库中的第P_end单元，P_end为数据库中当前时刻对应单元的地址，也是进行DFT所需数组的末地址，通过下式

θ_n(k)＝n·θ₁(k)

计算得到n次谐波电压相位；

(3)通过下式

计算得到当前时刻的A_nα、B_nα、A_nβ、B_nβ，P_1old是前一时刻(k-1)时刻的P₁值，P₁是进行DFT所需数组的首地址，P₁应满足如下条件

θ_TR＝table_θ(P_end)-table_θ(P₁)∈[2π-(ω_N+0.5ω_smax)T_s,2π-(ω_N-0.5ω_smax)T_s]

θ_TR是用于进行DFT所需首末地址指向基波相位之差；

若P₁不满足该条件，须通过调整P₁，使其满足该条件，ω_N为电网的额定角频率，ω_smax为实际电网角频率的最大值；

通过下式

θ_TR(2π-ω_NT_s)时，

θ_TR(2π-ω_NT_s)时，

计算得到A′_nα、B′_nα、A′_nβ、B′_nβ，使DFT的积分时间范围达到一周期，以便抑制频谱泄露；A′_nα、B′_nα、A′_nβ、B′_nβ分别是A_nα、B_nα、A_nβ、B_nβ的修正值；

(4)通过下式

计算得到U_nα-real、U_nα-imag、U_nβ-real、U_nβ-imag，其中，U_nα-real、U_nα-imag分别为u_α的n次谐波分量的实部和虚部，U_nβ-real、U_nβ-imag分别为u_β的n次谐波分量的实部和虚部；

通过下式

计算得到U_nα、U_nβ、φ_nα、φ_nβ，其中，U_nα、φ_nα分别为u_α的n次谐波分量的峰值和初相角，U_nβ、φ_nβ分别为u_β的n次谐波分量的峰值和初相角，φ_offset为考虑ω_s与实际电网角频率不同引起的θ_n的积累误差，而添加的修补项，其值通过下式

φ_offset＝θ_n(k)-N(k)·nω_sT_c

计算得到，N(k)为k时刻有关A相的计数器值，且φ_offset的计算仅在各路电压脉冲信号的上升沿和下降沿出现过后的第一次采样时刻进行即可；

(5)通过下式

综合n次谐波电压的α、β相，得到n次谐波电压的峰值和初相角，上述初相角公式中的±，当n为1、7、13、19时取正号+，而当n为5、11、17时取负号﹣；

通过下式

计算得到当前时刻n次谐波电压的相位，φ_n(k)与φ_n(k-1)表示当前以及前一时刻的n次谐波电压初相角，且分别在A相电压脉冲信号的上升沿和下降沿时刻置其为φ_n和π+φ_n。