电压检测型有源电力滤波器的谐波治理方法、装置及设备

本发明涉及谐波治理，尤其涉及一种电压检测型有源电力滤波器的谐波治理方法、装置及设备。

背景技术：

1、随着工业领域电力电子装备大规模接入配电网，变频器、整流类谐波源持续向电网引入谐波，引发公共连接点电压畸变、电能质量下降等问题。有源电力滤波器是治理电网谐波的主流装置，根据采样信号类型可分为电流检测型与电压检测型，其中电压检测型有源电力滤波器依靠网侧电压采样实现谐波抑制，在电压畸变治理场景具备独特优势。

2、谐波提取算法是电压检测型有源电力滤波器控制系统的核心，算法的输出精度与响应速度直接决定谐波补偿性能。现有电压检测型有源电力滤波器的谐波提取算法普遍采用离散傅里叶变换、常规滑动离散傅里叶变换方式分离谐波分量，该类算法依赖连续采集完整基波周期内的采样数据开展运算。

3、然而，完整基波周期长度的数据窗口会引入显著固有时延，谐波提取速度较慢；当负载投切、工况扰动造成电网谐波突变时，算法难以快速跟踪谐波动态变化，谐波补偿指令输出滞后，最终使得谐波治理效果不佳。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种电压检测型有源电力滤波器的谐波治理方法、装置及设备，以解决现有谐波治理方法中提取谐波的速度慢，从而影响谐波治理效果的问题。

2、第一方面，本发明实施例提供了一种电压检测型有源电力滤波器的谐波治理方法，包括：

3、获取待治理配电网的公共连接点的三相网侧交流电压；

4、将所述三相网侧交流电压变换至两相静止坐标系，得到两相电压信号，并根据所述两相电压信号和延迟预设比例基波周期的延时信号进行差分运算，得到增量信号；其中，所述预设比例基波周期为1/6个基波周期；

5、根据所述增量信号进行改进滑动离散傅里叶变换，得到各预设奇次谐波的提取信号，并根据所述提取信号确定总谐波提取信号；

6、根据所述总谐波提取信号生成谐波补偿电压指令，并根据所述谐波补偿电压指令完成谐波治理。

7、在一种可能的实现方式中，所述根据所述增量信号进行改进滑动离散傅里叶变换，得到各预设奇次谐波的提取信号，包括：

8、根据基波一个周期内总采样点数和待提取目标谐波次数，确定幅值相角调整因子；

9、对于每一预设奇次谐波，依据基波一个周期内总采样点数与所述预设奇次谐波次数确定对应的旋转因子，并将所述增量信号、所述幅值相角调整因子和所述预设奇次谐波对应的旋转因子相乘，计算得到乘积结果；

10、根据所述乘积结果和上一时刻谐波迭代分量进行更新迭代，得到所述预设奇次谐波的提取信号。

11、在一种可能的实现方式中，所述根据基波一个周期内总采样点数和待提取目标谐波次数，确定幅值相角调整因子，包括：

12、根据所述基波一个周期内总采样点数和所述待提取目标谐波次数，构造目标谐波对应的复指数基准项；

13、对窗口零点构造表达式，关于复变量求取一阶导数，并将复变量赋值为目标谐波频次对应的复指数，求解得到导数值；

14、根据所述复指数基准项和所述导数值，计算得到所述幅值相角调整因子。

15、在一种可能的实现方式中，在所述根据所述两相电压信号和延迟预设比例基波周期的延时信号进行差分运算，得到增量信号之前，还包括：

16、将所述两相电压信号延时预设比例基波周期，得到所述延时信号；

17、所述根据所述两相电压信号和延迟预设比例基波周期的延时信号进行差分运算，得到增量信号，包括：

18、根据所述两相电压信号和所述延时信号进行求差，计算得到所述增量信号。

19、在一种可能的实现方式中，所述根据所述提取信号确定总谐波提取信号，包括：

20、分别提取各预设奇次谐波对应的提取信号的实部和虚部，并根据实部和虚部计算各预设奇次谐波瞬时的幅值和相位；

21、针对每一预设奇次谐波，根据幅值和相位，通过反克拉克变换重构至三相静止坐标系，得到各预设奇次瞬时谐波电压信号；

22、将各预设奇次瞬时谐波电压信号分别进行叠加，计算得到所述总谐波提取信号。

23、在一种可能的实现方式中，所述将所述三相网侧交流电压变换至两相静止坐标系，得到两相电压信号，包括：

24、通过克拉克变换将所述三相网侧交流电压转换至两相静止坐标系，得到两相静止坐标系下的电压信号；

25、对所述两相静止坐标系下的电压信号开展离散化采样，得到两相电压采样分量；

26、将两相电压采样分量存入滑动数据窗队列，得到所述两相电压信号。

27、在一种可能的实现方式中，所述根据所述谐波补偿电压指令完成谐波治理，包括：

28、根据所述谐波补偿电压指令和基波电压指令，得到总电压参考指令；

29、将所述总电压参考指令依次输入电压外环和电流内环进行闭环调节，得到调制参考信号；

30、根据所述调制参考信号进行空间矢量脉宽调制，生成驱动控制信号；

31、通过所述驱动控制信号生成对应补偿电压，并根据所述对应补偿电压完成谐波治理。

32、在一种可能的实现方式中，所述根据所述总谐波提取信号生成谐波补偿电压指令，包括：

33、将所述总谐波提取信号输入预设比例控制增益系数的反馈增益单元，并将所述总谐波提取信号与所述预设比例控制增益系数相乘，得到乘积结果，将所述乘积结果确定为谐波补偿电压指令。

34、第二方面，本发明实施例提供了一种电压检测型有源电力滤波器的谐波治理装置，包括：

35、谐波提取与指令生成模块、有源电力滤波器的电压电流双闭环控制模块、直流侧电压控制模块和svpwm调制模块；

36、所述谐波提取与指令生成模块，用于获取待治理配电网的公共连接点的三相网侧交流电压，将所述三相网侧交流电压变换至两相静止坐标系，得到两相电压信号，并根据所述两相电压信号和延迟预设比例基波周期的延时信号进行差分运算，得到增量信号；其中，所述预设比例基波周期为1/6个基波周期；根据所述增量信号进行改进滑动离散傅里叶变换，得到各预设奇次谐波的提取信号，并根据所述提取信号确定总谐波提取信号；根据所述总谐波提取信号生成谐波补偿电压指令，并根据所述谐波补偿电压指令完成谐波治理；

37、所述有源电力滤波器的电压电流双闭环控制模块，用于接收所述谐波补偿电压指令与所述基波电压参考指令，叠加得到总电压参考指令，引入逆变器侧电压、逆变器侧电流反馈信号，通过电压外环、电流内环闭环调节运算，输出调制参考信号；

38、所述直流侧电压控制模块，用于采集有源电力滤波器直流侧实际电压，将直流侧实际电压与直流侧电压基准做差值得到电压误差信号，将所述电压误差信号经p调节器输出有功功率补偿参考值，再输入下垂控制模块，结合逆变器侧电压、逆变器侧电流采样信号，输出基波电压参考指令以及同步相位；

39、所述svpwm调制模块，用于接收所述调制参考信号，执行空间矢量脉宽调制运算，生成主功率电路功率开关管的驱动控制信号。

40、第三方面，本发明实施例提供了一种电子设备，包括存储器和处理器，存储器存储有计算机程序，处理器执行该计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式中的方法。

41、本发明实施例提供了一种电压检测型有源电力滤波器的谐波治理方法、装置及设备，首先，将三相网侧电压信号通过坐标变换得到两相电压，简化谐波复数运算，并采用1/6预设比例基波周期进行差分运算，相较于完整基波周期的数据窗口，大幅缩短数据处理时长，压缩算法固有时延。同时，差分运算能够抑制稳态基波分量，仅保留电压动态变化的增量信号，减少稳态分量带来的无效计算，抑制无关频率分量造成的干扰。然后，根据增量信号开展改进滑动离散傅里叶变换，无需处理恒定基波分量，迭代计算量更小，根据差分预处理与改进滑动离散傅里叶变换的配合，提升谐波分离选择性，保证谐波提取准确性，有效提升谐波跟踪响应能力。最后，基于总谐波提取信号生成谐波补偿电压指令实现谐波治理。