[发明专利]一种快速延时信号相消滤波方法

说明书

本发明公开了一种快速延时信号相消滤波方法，将目标谐波划分为具有一定频率变化规律的子谐波；依据其数学表达式，确定延时系数n与滤波参数m，通过构建矢量三角形消除该子谐波；将不同的延时算子级联，则可以抑制所有目标谐波。本方法可以在电网电压严重畸变的情况下快速消除目标谐波，准确提取基波电压分量。较传统延时相消法，本方法的滤波时间短，具有更强的滤除谐波的能力。

技术领域

本发明涉及并网发电领域，尤其涉及一种快速延时信号相消滤波方法。

背景技术

锁相环广泛用于估算电网电压的幅值与相角等同步信息，是并网发电等的关键技术之一。然而电网背景谐波影响基波电压分量的准确提取，导致锁相偏差。因此，有效滤除谐波是锁相环准确并网的重要前提条件。

现有滤波技术主要分为两类：

第一类是环路滤波器，位于锁相环闭环内部、鉴相器之后，此时电网电压中主要的奇次谐波经过鉴相器后均已变为偶次谐波。环路滤波器的优势在于其具有较强的抑制偶次谐波的能力，但所引入的相位延迟会减小闭环带宽、增大系统调节的时间。

第二类是前置滤波法，顾名思义是设置在锁相环闭环控制之前，通常位于abc自然坐标系，提取基波电压作为锁相环的输入，不会影响系统的闭环性能。因此，该方法更受欢迎。延时信号相消(delayed signal cancellation，DSC)是一种典型的前置滤波方法。基于交流电压的周期性，其利用二分之一谐波周期的延时抵消谐波干扰。但是，单一延时算子消除谐波的能力有限，需要将多个不同的延时算子级联方能消除所有目标谐波，然而这增大计算量并导致较大的滤波延迟，影响系统的动态性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种快速延时信号相消滤波方法，提高系统的动态性能。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种快速延时信号相消滤波方法，包括以下步骤：

S1、电网电压采样，获得t时刻的瞬时电压u(t)，所述瞬时电压由基波分量u₁(t)、目标谐波u_h(t)和其它高次谐波u_other(t)叠加而成，即u(t)＝u₁(t)+u_h(t)+u_other(t)；

S2、将目标谐波u_h(t)分解为若干个可以用一阶数学表达式描述的目标子谐波u_i(t)，u_h(t)＝∑u_i(t)；

S3、计算并确定至少一个目标子谐波u_i(t)所对应的快速延时信号相消算子：

FDSC(m_i,n_i)＝u(t-2T/n_i)-m_i×u(t-T/n_i)

上式中，u(t-T/n_i)与u(t-2T/n_i)为两个滞后时刻的采样电压，T为已知的基波周期，n_i与m_i分别为快速延时信号相消算子的延时系数与滤波参数，且两者满足以下条件：

u_i(t)+u_i(t-2T/n_i)＝m_i×u_i(t-T/n_i)；

S4、计算得到滤除至少一个子谐波后的采样电压，其时域表达式如下：

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。