一种单相有源滤波器指令电流的生成方法、装置及设备制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种单相有源滤波器指令电流的生成方法、装置及设备，该方法包括：获取当前时刻的负载电流、电网电压和直流侧电压；利用单相锁相环重构当前时刻交流电网电压；利用延时电路构造虚构电流和虚构电压信号；根据直流母线电压值与预设直流电压值之差，求取控制指令电流中包含的补偿直流损耗功率的分量；根据负载电流和交流电网电压获取不包含直流损耗功率的控制指令电流分量；将两个电流分量求和获得当前时刻控制指令电流。本发明专利技术中使用重构的交流电网电压来降低电网电压畸变对控制指令电流精度的影响，在不包含直流损耗功率的控制指令电流分量中使用高通滤波器来避免常规方法中使用低通滤波器对该电流分量的影响。

A method, device and equipment for generating command current of single-phase active power filter

【技术实现步骤摘要】
一种单相有源滤波器指令电流的生成方法、装置及设备
本专利技术涉及有源滤波
，特别涉及一种单相有源滤波器指令电流的生成方法、装置及设备。
技术介绍
由于单相电网中的各类型非线性负载的大量使用，使得单相电网遭受了严重污染，为对单相电网进行有效治理，需要开发适合单相电网的有源电力滤波器(APF：ActivePowerFilter)。其主要原理如图1所示，控制模块通过补偿电流指令生成驱动信号，控制功率开关管S1～S4的开通与关断，产生一个大小为负载电流中的谐波和无功电流之和，方向与负载电流中的谐波和无功电流之和相反的补偿电流，来达到有源滤波的目的。因此，补偿电流指令生成的速度和进度在很大程度上决定了APF的性能指标。现有技术中，通过在单相系统中构造虚拟三相或者正交两相系统，然后再使用三相系统ip-iq检测法获取单相电路谐波及基波无功电流，其检测原理图如图2所示。从图2可知，在这些技术方案中低通滤波器(LowPassFilter，LPF)是获取直流量不可或缺的关键环节，低通滤波器的类型、阶数和截止频率直接决定了检测结果的准确性。专利CN106356851公开了一种单相有源电力滤波器及其复合检测控制方法，在这种方法中使用扩展二维单元对多个特定次谐波进行检测，检测方法较复杂，且忽视了电压波动对谐波指令精度的影响；专利CN105977979A公开了一种单相并联型有源电力滤波器的单环控制算法，但这种算法非常依赖模型的准确性，并利用相邻控制周期内有功波动为一常数的假设条件，使得这种算法也很难避免电压波动对谐波指令精度的影响。>因此，如何能够更加简单方便的获取谐波指令电流，避免现有算法中的低通滤波器和电网电压波动对谐波指令电流的影响，提升获取谐波指令电流的准确度和速度，是现今急需解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单相有源滤波器指令电流的生成方法、装置及设备，以重构的电网电压信号及高通滤波环节，提升获取的谐波指令电流的准确度和速度。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种单相有源滤波器的指令电流生成方法，包括：获取当前时刻的负载电流、电网电压和直流侧电压；利用单相锁相环，获取所述电网电压对应的当前时刻的交流电网的角频率值和相位值；使用单相有效值幅值检测电路获取所述交流电网电压的有效值后重构当前时刻交流电网电压；利用延时电路构造与所述负载电流和所述重构的交流电网电压相位相差π/2的虚构电流和虚构电压信号；根据直流母线电压值与预设直流电压值之差，求取控制指令电流中包含的补偿直流损耗功率的分量；根据所述负载电流及其虚构电流、所述重构的交流电网电压及其虚构电压获取不包含直流损耗功率的控制指令电流分量；将所述两个电流分量求和获得当前时刻控制指令电流。可选的，所述使用单相有效值幅值检测电路获取所述交流电网电压的有效值后重构当前时刻交流电网电压，包括：将所述单相锁相环获取的当前时刻的交流电网相位值与所述单相有效值幅值检测电路获取交流电网电压有效值放大1.414倍相乘。可选的，所述利用延时电路构造与所述负载电流和所述重构的交流电网电压相位相差π/2的虚构电流和虚构电压信号，包括：利用iLβ(k)＝iLα(k-n)和Vsβ(k)＝Vsα(k-n)分别求取所述负载电流和所述重构的交流电网电压相位相差π/2的虚构电流和虚构电压信号；其中，n＝T/(4Ts)，T＝2π/ω(k)为电网电压周期，ω(k)为所述角频率值，iLα为所述负载电流，Vsα为所述重构的交流电网电压，k为所述当前时刻，Ts为所述采样周期。可选的，所述根据所述负载电流及其虚构电流、所述重构的交流电网电压及其虚构电压获取不包含直流损耗功率的控制指令电流分量，包括：利用计算所述当前时刻单相电路的有功功率，利用计算所述当前时刻单相电路的无功功率；将P(k)输入高通滤波后的输出值与Vsα(k)相乘计算得到所述不包含直流损耗功率的控制指令电流分量的第一分量；将Q(k)与Vsα(k)相乘计算得到所述不包含直流损耗功率的控制指令电流分量的第二分量；将所述第一分量和所述第二分量相加获得后的数值与相除得到所述不包含直流损耗功率的控制指令电流分量。可选的，根据直流母线电压值与预设直流电压值之差，求取控制指令电流中包含的补偿直流损耗功率的分量，包括：所述直流侧电压经过低通滤波器后与所述预设电压值之差输入到比例积分控制器，并将所述PI控制器输出与所述直流侧电压经过低通滤波器后的数值及所述重构后的当前时刻交流电网电压相乘，并将相乘的结果与相除得到所述控制指令电流中包含的补偿直流损耗功率的分量。可选的，所述获取当前时刻的负载电流、电网电压和直流侧电压，包括：通过采样电路获取所述负载电流、所述电网电压和所述直流侧电压。可选的，根据所述负载电流、所述有功分量和所述电网角频率值，获取所述当前时刻的谐波指令电流之后，还包括：将所述谐波指令电流与所述当前时刻的补偿电流之差输出到滞环比较器，获取所述滞环比较器输出的PWM调制脉冲，以进行电流跟踪补偿。可选的，所述通过采样电路获取所述负载电流、所述电网电压和所述直流侧电压，包括：通过采样电路获取所述负载电流、所述电网电压、所述直流侧电压和所述补偿电流。该生成方法还包括：采样获取模块，用于获取当前时刻的负载电流、电网电压和直流侧电压；电网相位获取模块：用于利用所述单相有源滤波器的锁相环，获取电网电压对应的当前时刻的交流电网的角频率值和相位值；重构模块：用于使用单相有效值幅值检测电路获取交流电网电压的有效值后重构当前时刻交流电网电压；虚构模块：用于利用延时电路构造与负载电流和所述重构的交流电网电压相位相差π/2的虚构电流和虚构电压信号；包含补偿直流损耗功率的分量计算模块：用于根据直流母线电压值与预设直流电压值之差，求取控制指令电流中包含的补偿直流损耗功率的分量；不包含直流损耗功率的控制指令电流分量计算模块：用于根据负载电流及其虚构电流、重构的交流电网电压及其虚构电压获取不包含直流损耗功率的控制指令电流分量；此外，本专利技术还提供了一种单相有源滤波器的指令电流生成设备，包括：存储器：用于存储计算机程序；处理器：用于执行所述计算机程序时实现如上述任一项所述的单相有源滤波器的谐波指令电流获取方法的步骤。可见，本专利技术利用电压重构信号及高通滤波环节获取谐波指令电流，排除了低通滤波器在获取谐波指令电流过程中的影响，使获取谐波指令电流的算法更为快速，且避免了电压波动对生成的指令电流精度的影响，使得相较于传统算法的单相有源滤波器，补偿效果更佳，提升了用户体验；此外，本专利技术还提供了一种单相有源滤波器的指令电流生成装置及设备，同样具有上述有益效果。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单相有源滤波器指令电流的生成方法，其特征在于，包括：/n获取当前时刻的负载电流、电网电压和直流侧电压；/n利用单相锁相环，获取所述电网电压对应的当前时刻的交流电网的角频率值和相位值；/n使用单相有效值幅值检测电路获取所述交流电网电压的有效值后重构当前时刻交流电网电压；/n利用延时电路构造与所述负载电流和所述重构的交流电网电压相位相差π/2的虚构电流和虚构电压信号；/n根据直流母线电压值与预设直流电压值之差，求取控制指令电流中包含的补偿直流损耗功率的分量；/n根据所述负载电流及其虚构电流、所述重构的交流电网电压及其虚构电压获取不包含直流损耗功率的控制指令电流分量；/n将所述两个电流分量求和获得当前时刻控制指令电流。/n

【技术特征摘要】
1.一种单相有源滤波器指令电流的生成方法，其特征在于，包括：
获取当前时刻的负载电流、电网电压和直流侧电压；
利用单相锁相环，获取所述电网电压对应的当前时刻的交流电网的角频率值和相位值；
使用单相有效值幅值检测电路获取所述交流电网电压的有效值后重构当前时刻交流电网电压；
利用延时电路构造与所述负载电流和所述重构的交流电网电压相位相差π/2的虚构电流和虚构电压信号；
根据直流母线电压值与预设直流电压值之差，求取控制指令电流中包含的补偿直流损耗功率的分量；
根据所述负载电流及其虚构电流、所述重构的交流电网电压及其虚构电压获取不包含直流损耗功率的控制指令电流分量；
将所述两个电流分量求和获得当前时刻控制指令电流。


2.根据权利要求1所述的单相有源滤波器指令电流的生成方法，其特征在于，所述使用单相有效值幅值检测电路获取所述交流电网电压的有效值后重构当前时刻交流电网电压，包括：
将所述单相锁相环获取的当前时刻的交流电网相位值与所述单相有效值幅值检测电路获取交流电网电压有效值放大1.414倍相乘。


3.根据权利要求1所述的单相有源滤波器指令电流的生成方法，其特征在于，所述利用延时电路构造与所述负载电流和所述重构的交流电网电压相位相差π/2的虚构电流和虚构电压信号，包括：
利用iLβ(k)＝iLα(k-n)和usβ(k)＝usα(k-n)分别求取所述负载电流和所述重构的交流电网电压相位相差π/2的虚构电流和虚构电压信号；其中，n＝T/(4Ts)，T＝2π/ω(k)为电网电压周期，ω(k)为所述角频率值，iLα为所述负载电流，usα为所述重构的交流电网电压，k为所述当前时刻，Ts为所述采样周期。


4.根据权利要求1所述的单相有源滤波器指令电流的生成方法，其特征在于，根据所述负载电流及其虚构电流、所述重构的交流电网电压及其虚构电压获取不包含直流损耗功率的控制指令电流分量，包括：
利用计算所述当前时刻单相电路的有功功率，利用计算所述当前时刻单相电路的无功功率；
将P(k)输入高通滤波后的输出值与Vsα(k)相乘计算得到所述不包含直流损耗功率的控制指令电流分量的第一分量；
将Q(k)与Vsα(k)相乘计算得到所述不包含直流损耗功率的控制指令电流分量的第二分量；
将所述第一分量和所述第二分量相加获得后的数值与相除得到所述不包含直流损耗功率的控制指令电流分量。


5.根据权利要求1所述的单相有源滤波器指令电...

【专利技术属性】
技术研发人员：余亚东，李杰，薛亚许，王帅，
申请(专利权)人：平顶山学院，
类型：发明
国别省市：河南;41