一种有源滤波器及其控制方法
一种有源滤波器及其控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种有源滤波器，还设及有源滤波器的控制方法。
【背景技术】
[0002] 电力公网中连接有多种负载装置，其中很大一部分负载装置为非线性负载，非线 性负载在运行过程中会产生频率与工频频率不同的谐波电流，谐波电流进入公网中会产生 谐波污染，对其它用电设备造成影响和损害，如使电能的利用效率降低、电气设备过热、电 气元件使用寿命缩短等。因此为了减少谐波污染，需要对非线性负载产生的谐波电流进行 补偿。
[0003] 现有的技术方案是在非线性负载的两端并联有源滤波器:有源电力滤波器检测到 谐波电流后，产生与谐波电流幅值相同、相位相反的补偿电流，补偿电流与谐波电流在公网 主电路中相抵消，从而达到消除谐波电流的目的。但对于现有的有源滤波器，当负载电路的 电流中包含容性分量时，有源电力滤波器可能会与负载发生谐振，影响滤波的稳定性和谐 波消除效果。现有技术中，对谐振电流采取的技术措施主要是安装调谐电抗器，改变整个电 路系统的谐振频率W避免出现谐振，然而受现场环境的制约，安装调谐电抗器成本较高、难 度较大。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种有源电力滤波器及其控制方法，在补偿 谐波电流的同时抑制有源滤波器与负载发生谐振。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种有源滤波器，包括用于与负载相并联并为负载补偿谐波电流的有源滤波器功 率电路和与有源滤波器功率电路相连接的有源滤波器控制电路，所述有源滤波器控制电路 包括与有源滤波器功率电路相连接的驱动信号发生电路，所述有源滤波器控制电路还包括 谐振判定器。
[0007] 进一步地:所述有源滤波器控制电路还包括与谐振判定器相连接的阻尼系数选择 器，所述阻尼系数选择器连接有运算器。
[000引进一步地:所述阻尼系数选择器具有选择开关，所述选择开关具有第一输入端、第 二输入端、输出端和控制端，所述选择开关的控制端与谐振判定器相连接。
[0009] 进一步地:所述有源滤波器控制电路还包括与谐振判定器相连接的电流控制器W 及用于检测有源滤波器功率电路电流和负载电路电流并与电流控制器相连接的谐波电流 检测器，所述谐波电流检测器还与有源滤波器功率电路和运算器相连接。
[0010] 进一步地:所述谐波电流检测器包括安装在有源滤波器功率电路中的补偿电流检 测装置和安装在产生谐波的负载电路中的负载电流检测装置，所述谐波电流检测器还包括 具有正输入端、负输入端和差值输出端的求差运算电路，所述求差运算电路的正输入端与 负载电流检测装置的输出端相连接，负输入端与补偿电流检测装置的输出端相连接；
[0011] 所述谐波电流检测器还包括傅立叶变换计算器，所述傅立叶变换计算器的输入端 与求差运算电路的差值输出端相连接；
[0012] 所述傅立叶变换计算器的输出端与运算器相连接。
[001引进一步地:所述电流控制器为比例谐振控制器，所述比例谐振控制器包括比例环 节和谐振单元，所述比例谐振控制器还包括具有两个输入口和一个输出口的求和运算器， 所述求和运算器的一个输入口与比例环节的输出端口相连接，另一个输入口与谐振单元的 输出端口相连接，所述求和运算器的输出口与谐振判定器相连接;所述谐振单元的输入端 与傅立叶变换计算器输出端相连接。
[0014] 进一步地:所述比例谐振控制器的比例环节为低通滤波器。
[0015] 进一步地:所述比例谐振控制器的谐振单元的传递函数为
其中ω '为第j次谐波的角频率，ω〇为系统的基波角频率。
[0016] 进一步地:所述比例谐振控制器的比例环节为低通滤波器；
[0017] 所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器一与低通滤波器相连接;所 述低通滤波器的输出端与阻尼系数选择器相连接。
[0018] 进一步地:所述比例谐振控制器的比例环节为低通滤波器；
[0019] 所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器Ξ与阻尼系数选择器相连 接;所述求差运算电路的差值输出端依次通过滤波器和有效值计算器二与低通滤波器相连 接。
[0020] 进一步地:所述运算器连接有逆傅立叶变换器，所述逆傅立叶变换器的输出端与 驱动信号发生电路相连接。
[0021] 进一步地:所述有源滤波器功率电路包括全桥逆变电路W及与全桥逆变电路相串 联的输出电感，所述全桥逆变电路两端还并联有电容;所述全桥逆变电路与驱动信号发生 电路相连接。
[0022] 本发明还公开了一种有源滤波器的控制方法，包括如下步骤：
[0023] (Α)检测有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流；
[0024] (Β)计算有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流之间的差值；
[0025] (C)对步骤(Β)计算出的差值进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值、虚 轴值和角频率W及谐波的有效值；
[0026] (D)电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率W及谐波的有效值 计算出电流控制目标；
[0027] 化)谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值， 则判定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态；
[0028] (F)阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态 则选择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数；
[0029] (G)将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令；
[0030] 化)对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结 果产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。
[0031] 进一步地:所述第一阻尼系数为1。
[0032] 进一步地:所述第二阻尼系数为一与低通滤波器输出值相关的阻尼系数函数的结 果值，所述阻尼系数函数的结果值随低通滤波器输出值增大而减小且该结果值大于零。
[0033] 进一步地:所述阻尼系数函数为一指数函数，所述指数函数的指数等于低通滤波 器输出值与一负自然数的乘积，所述指数函数的底数为一正自然数。
[0034] 进一步地:所述指数函数的底数为自然指数e。
[0035] 进一步地:所述阻尼系数函数为幕函数，所述幕函数的底数为低通滤波器输出值 与一正自然常数的乘积，所述幕函数的指数为一负自然数。
[0036] 本发明还公开了另一种有源滤波器的控制方法，包括如下步骤：
[0037] (A)检测有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流；
[0038] (B)计算有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流之间的差值；
[0039] (C)对步骤(B)计算出的差值进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值、虚 轴值和角频率W及谐波有效值，并且计算出差值的有效值；
[0040] (D)电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率W及差值的有效值 计算出电流控制目标；
[0041] 化)谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值， 则判定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态；
[0042] (F)阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态 则选择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数；
[0043] (G)将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令；
[0044] 化)对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结 果产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。
[0045] 进一步地:所述第一阻尼系数为1。
[0046] 进一步地:所述第二阻尼系数为一与谐波有效值相关的阻尼系数函数的结果值， 所述阻尼系数函数的结果值随谐波有效值增大而减小且该结果值大于零。
[0047] 进一步地:所述阻尼系数函数为一指数函数，所述指数函数的指数等于谐波有效 值与一负自然数的乘积，所述指数函数的底数为一正自然数。
[004引进一步地:所述指数函数的底数为自然指数e。
[0049] 进一步地:所述阻尼系数函数为幕函数，所述幕函数的底数为谐波有效值与一正 自然常数的乘积，所述幕函数的指数为一负自 然数。
[0050] 相对于现有技术，本发明具有W下积极效果：（1)有源滤波器与负载发生谐振时， 本发明的有源滤波器可根据谐振有效值产生第二阻尼系数，然后将第二阻尼系数与各次谐 波的幅值相乘得到驱动指令，快速降低了谐振频率处的驱动指令，控制有源滤波器快速停 止输出谐振频率处的补偿，从而在提供谐波补偿的同时能够快速抑制有源滤波器与负载发 生谐振，提高了系统的稳定性和有源滤波器的补偿效果；（2)第二阻尼系数随谐振有效值增 大而减小，从而根据谐振大小对谐振进行抑制，进一步提高了抑制效果；（3)通过更改谐振 单元中的参数可W对谐振频率进行设定，具有通用性好、应用灵活的优点。
【附图说明】
[0051] 图1为具体实施例1中有源滤波器的有源滤波器功率电路与负载并联并连入交流 电路中后的整体结构示意图。
[0052] 图2为具体实施例2中有源滤波器的有源滤波器功率电路与负载并联并连入交流 电路中后的整体结构示意图。
[0053] 图3为本发明中全桥逆变电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0054] 下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
[0055] -种有源滤波器，包括用于与负载相并联并为负载补偿谐波电流的有源滤波器功 率电路和与有源滤波器功率电路相连接的有源滤波器控制电路；
[0056] 所述有源滤波器功率电路包括全桥逆变电路、输出滤波电感和直流储能电容，所 述直流储能电容连接在所述开关电路的直流端，所述输出滤波电感并联在所述全桥逆变电 路的交流输出端，将所述全桥逆变电路输出的补偿电流并入负载电路，为其补偿谐波，达到 滤除系统谐波的目的；全桥逆变电路与驱动信号发生电路相连接;如图3,所述全桥逆变电 路为开关电路，其可W将直流储能电容的直流电能逆变为补偿电流，也可W利用交流输入 为所述直流储能电容充电。
[0057] 所述有源滤波器控制电路包括与有源滤波器功率电路相连接的驱动信号发生电 路，还包括谐振判定器和阻尼系数选择器;所述阻尼系数选择器具有选择开关，所述选择开 关具有第一输入端、第二输入端、输出端和控制端，所述选择开关的控制端与谐振判定器相 连接，所述阻尼系数选择器的输出端连接有运算器;所述运算器连接有逆傅立叶变换器，所 述逆傅立叶变换器的输出端与驱动信号发生电路相连接。
[0058] 所述有源滤波器控制电路还包括用于检测有源滤波器功率电路电流和负载电路 电流的谐波电流检测器。
[0059] 如图1或2,所述谐波电流检测器包括安装在有源滤波器功率电路中的补偿电流检 测装置2和安装在产生谐波的负载电路中的负载电流检测装置1，所述谐波电流检测器还包 括具有正输入端、负输入端和差值输出端的求差运算电路3,所述求差运算电路3的正输入 端与负载电流检测装置1的输出端相连接，负输入端与补偿电流检测装置2的输出端相连 接；
[0060] 所述谐波电流检测器还包括傅立叶变换计算器，所述傅立叶变换计算器的输入端 与求差运算电路3的差值输出端相连接；
[0061 ]所述傅立叶变换计算器的输出端与运算器相连接。
[0062] 如图1或2,所述有源滤波器控制电路还包括电流控制器，所述电流控制器为比例 谐振控制器，所述比例谐振控制器包括比例环节和谐振单元，所述比例谐振控制器还包括 具有两个输入口和一个输出口的求和运算器4,所述求和运算器4的一个输入口与比例环节 的输出端口相连接，另一个输入口与谐振单元的输出端口相连接，所述求和运算器4的输出 口与谐振判定器相连接;所述谐振单元的输入端与傅立叶变换计算器输出端相连接；
[0063] 所述比例谐振控制器的比例环节为低通滤波器；
[0064]所述比例谐振控制器的谐振单元的传递函数为·
其中ω '为 第j次谐波的角频率，ω〇为系统的基波角频率。
[00化]具体实施例一：
[0066] 如图1，所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器一与低通滤波器相 连接;所述低通滤波器的输出端与阻尼系数选择器相连接。
[0067] 该有源滤波器的控制方法如下：
[0068] (Α)补偿电流检测装置2和负载电流检测装置1分别检测有源滤波器功率电路ip的 电流和负载电路的电流io;
[0069] (B)求差运算电路3计算有源滤波器功率电路的电流ip和负载电路io的电流之间 的差值Ai;
[0070] (C)傅立叶变换计算器对步骤(B)计算出的差值Ai进行傅立叶变换，计算出各次 谐波分量的实轴值aw、虚轴值W和角频率ω及谐波的有效值；
[0071] (D)电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率W及谐波的有效值 计算出电流控制目标；
[0072] 化)谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值， 则判定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态；
[0073] (F)阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态 则选择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数；
[0074] 所述第一阻尼系数为1;
[0075] 所述第二阻尼系数为一指数函数的结果值，所述指数函数的指数等于低通滤波器 输出值X与一负自然数-k的乘积，所述指数函数的底数为自然指数e ;或者，所述第二阻尼系 数为一幕函数的结果值，所述幕函数的底数为低通滤波器输出值X与一正自然常数m的乘 积，所述幕函数的指数为一负自然数-η;
[0076] (G)将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令i，快速降低了谐振频率处的 驱动指令，控制有源滤波器快速停止输出谐振频率处的补偿；
[0077] 化)对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结 果产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。
[007引具体实施例二：
[0079] 如图2,所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器Ξ与阻尼系数选择 器相连接;所述求差运算电路3的差值输出端依次通过滤波器和有效值计算器二与低通滤 波器相连接。
[0080] 该有源滤波器的控制方法如下：
[0081] (A)补偿电流检测装置2和负载电流检测装置1分别检测有源滤波器功率电路的电 流ip和负载电路的电流io;
[0082] (B)计算有源滤波器功率电路的电流ip和负载电路的电流io之间的差值Ai;
[0083] (C)对步骤(B)计算出的差值Ai进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值 ajR、虚轴值和角频率ω '，有效值计算器Ξ计算出谐波有效值，并且有效值计算器二计算 出差值的有效值；
[0084] (D)电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率W及差值的有效值 计算出电流控制目标；
[0085] 化)谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值， 则判定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态；
[0086] (F)阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态 则选择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数；
[0087] 所述第一阻尼系数为1;
[0088] 所述第二阻尼系数为一指数函数的结果值，所述指数函数的指数等于谐波有效值 y与一负自然数-k的乘积，所述指数函数的底数为自然指数e ;或者，所述第二阻尼系数为一 幕函数的结果值，所述幕函数的底数为谐波有效值y与一正自然常数P的乘积，所述幕函数 的指数为一负自然数-q;
[0089] (G)将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令i，快速降低了谐振频率处的 驱动指令，控制有源滤波器快速停止输出谐振频率处的补偿；
[0090] 化)对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结 果产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。
[0091] 与具体实施例1相比，本实施例并不是将傅立叶变换后的各次谐波的有效值输出 给低通滤波器，而是将有源滤波器功率电路的电流ip和负载电路的电流io之间的差值Δ? 直接经过滤波器和有效值计算器二后输出给低通滤波器，从而实现了傅立叶变换计算器和 有效值计算器二同步计算，只有当谐振判定器判定出谐振状态时才使用有效值计算器Ξ计 算谐波有效值，因此可减少整个控制电路的计算量，缩短计算时间， 降低系统延迟。
【主权项】
1. 一种有源滤波器，包括用于与负载相并联并为负载补偿谐波电流的有源滤波器功率 电路和与有源滤波器功率电路相连接的有源滤波器控制电路，所述有源滤波器控制电路包 括与有源滤波器功率电路相连接的驱动信号发生电路，其特征在于:所述有源滤波器控制 电路还包括谐振判定器。2. 如权利要求1所述的有源滤波器，其特征在于:所述有源滤波器控制电路还包括与谐 振判定器相连接的阻尼系数选择器，所述阻尼系数选择器连接有运算器。3. 如权利要求2所述的有源滤波器，其特征在于:所述阻尼系数选择器具有选择开关， 所述选择开关具有第一输入端、第二输入端、输出端和控制端，所述选择开关的控制端与谐 振判定器相连接。4. 如权利要求2或3任一所述的有源滤波器，其特征在于:所述有源滤波器控制电路还 包括与谐振判定器相连接的电流控制器以及用于检测有源滤波器功率电路电流和负载电 路电流并与电流控制器相连接的谐波电流检测器，所述谐波电流检测器还与有源滤波器功 率电路和运算器相连接。5. 如权利要求4所述的有源滤波器，其特征在于:所述谐波电流检测器包括安装在有源 滤波器功率电路中的补偿电流检测装置(2)和安装在产生谐波的负载电路中的负载电流检 测装置（1)，所述谐波电流检测器还包括具有正输入端、负输入端和差值输出端的求差运算 电路(3)，所述求差运算电路(3)的正输入端与负载电流检测装置(1)的输出端相连接，负输 入端与补偿电流检测装置(2)的输出端相连接； 所述谐波电流检测器还包括傅立叶变换计算器，所述傅立叶变换计算器的输入端与求 差运算电路(3)的差值输出端相连接； 所述傅立叶变换计算器的输出端与运算器相连接。6. 如权利要求5所述的有源滤波器，其特征在于:所述电流控制器为比例谐振控制器， 所述比例谐振控制器包括比例环节和谐振单元，所述比例谐振控制器还包括具有两个输入 口和一个输出口的求和运算器(4)，所述求和运算器(4)的一个输入口与比例环节的输出端 口相连接，另一个输入口与谐振单元的输出端口相连接，所述求和运算器(4)的输出口与谐 振判定器相连接;所述谐振单元的输入端与傅立叶变换计算器输出端相连接。7. 如权利要求6所述的有源滤波器，其特征在于:所述比例谐振控制器的比例环节为低 通滤波器。8. 如权利要求6或7所述的有源滤波器，其特征在于:所述比例谐振控制器的谐振单元 的传递函数为其中ω '为第j次谐波的角频率，ω 〇为系统的基波角频 率。9. 如权利要求8所述的有源滤波器，其特征在于:所述比例谐振控制器的比例环节为低 通滤波器； 所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器一与低通滤波器相连接;所述低 通滤波器的输出端与阻尼系数选择器相连接。10. 如权利要求8所述的有源滤波器，其特征在于:所述比例谐振控制器的比例环节为 低通滤波器； 所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器三与阻尼系数选择器相连接;所 述求差运算电路（3)的差值输出端依次通过滤波器和有效值计算器二与低通滤波器相连 接。11. 如权利要求2或3或5或6或7或9或10所述的有源滤波器，其特征在于:所述运算器连 接有逆傅立叶变换器，所述逆傅立叶变换器的输出端与驱动信号发生电路相连接。12. 如权利要求1或2或3或5或6或7或9或10所述的有源滤波器，其特征在于:所述有源 滤波器功率电路包括全桥逆变电路以及与全桥逆变电路相串联的输出电感，所述全桥逆变 电路两端还并联有电容;所述全桥逆变电路与驱动信号发生电路相连接。13. -种有源滤波器的控制方法，其特征在于包括如下步骤： (A) 检测有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流； (B) 计算有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流之间的差值； (C) 对步骤(B)计算出的差值进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值、虚轴值 和角频率以及谐波的有效值； (D) 电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率以及谐波的有效值计算 出电流控制目标； (E) 谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值，则判 定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态； (F) 阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态则选 择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数； (G) 将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令； (H) 对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结果产 生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。14. 如权利要求13所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述第一阻尼系数为1。15. 如权利要求13或14所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述第二阻尼系数 为一与低通滤波器输出值相关的阻尼系数函数的结果值，所述阻尼系数函数的结果值随低 通滤波器输出值增大而减小且该结果值大于零。16. 如权利要求15所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述阻尼系数函数为一 指数函数，所述指数函数的指数等于低通滤波器输出值与一负自然数的乘积，所述指数函 数的底数为一正自然数。17. 如权利要求16所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述指数函数的底数为 自然指数e。18. 如权利要求15所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述阻尼系数函数为幂 函数，所述幂函数的底数为低通滤波器输出值与一正自然常数的乘积，所述幂函数的指数 为一负自然数。19. 一种有源滤波器的控制方法，其特征在于包括如下步骤： (A) 检测有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流； (B) 计算有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流之间的差值； (C) 对步骤(B)计算出的差值进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值、虚轴值 和角频率以及谐波有效值，并且计算出差值的有效值； (D) 电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率以及差值的有效值计算 出电流控制目标； (E) 谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值，则判 定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态； (F) 阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态则选 择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数； (G) 将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令； (H) 对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结果产 生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。20. 如权利要求19所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述第一阻尼系数为1。21. 如权利要求19或20所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述第二阻尼系数 为一与谐波有效值相关的阻尼系数函数的结果值，所述阻尼系数函数的结果值随谐波有效 值增大而减小且该结果值大于零。22. 如权利要求21所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述阻尼系数函数为一 指数函数，所述指数函数的指数等于谐波有效值与一负自然数的乘积，所述指数函数的底 数为一正自然数。23. 如权利要求22所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述指数函数的底数为 自然指数e。24. 如权利要求21所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述阻尼系数函数为幂 函数，所述幂函数的底数为谐波有效值与一正自然常数的乘积，所述幂函数的指数为一负 自然数。
【专利摘要】本发明提供了一种有源滤波器，包括用于与负载相并联并为负载补偿谐波电流的有源滤波器功率电路和与有源滤波器功率电路相连接的有源滤波器控制电路，所述有源滤波器控制电路还包括谐振判定器、电流控制器和阻尼系数选择器。谐振判定器可判断有源滤波器是否与负载发生了谐振，若发生谐振，则将阻尼系数选择器生成的第二阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令，从而快速降低了谐振频率处的驱动指令，然后驱动信号发生电路产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。本发明在提供谐波补偿的同时能够快速抑制有源滤波器与负载发生谐振，提高了系统的稳定性和有源滤波器的补偿效果，并且还具有通用性好、应用灵活的优点。
【IPC分类】H02J3/01, H02J3/24
【公开号】CN105490276
【申请号】CN201610056463
【发明人】谢建国, 曼苏乐, 赵永胜, 张加庆, 段文勇, 周磊, 张恒彬, 林凯, 王传芬
【申请人】烟台东方威思顿电气股份有限公司, 常州天曼智能科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月28日
【技术领域】
[0001 ]本发明设及一种有源滤波器，还设及有源滤波器的控制方法。
【背景技术】
[0002] 电力公网中连接有多种负载装置，其中很大一部分负载装置为非线性负载，非线 性负载在运行过程中会产生频率与工频频率不同的谐波电流，谐波电流进入公网中会产生 谐波污染，对其它用电设备造成影响和损害，如使电能的利用效率降低、电气设备过热、电 气元件使用寿命缩短等。因此为了减少谐波污染，需要对非线性负载产生的谐波电流进行 补偿。
[0003] 现有的技术方案是在非线性负载的两端并联有源滤波器:有源电力滤波器检测到 谐波电流后，产生与谐波电流幅值相同、相位相反的补偿电流，补偿电流与谐波电流在公网 主电路中相抵消，从而达到消除谐波电流的目的。但对于现有的有源滤波器，当负载电路的 电流中包含容性分量时，有源电力滤波器可能会与负载发生谐振，影响滤波的稳定性和谐 波消除效果。现有技术中，对谐振电流采取的技术措施主要是安装调谐电抗器，改变整个电 路系统的谐振频率W避免出现谐振，然而受现场环境的制约，安装调谐电抗器成本较高、难 度较大。
【发明内容】
[0004] 本发明所要解决的技术问题是，提供一种有源电力滤波器及其控制方法，在补偿 谐波电流的同时抑制有源滤波器与负载发生谐振。
[0005] 本发明的技术方案如下：
[0006] -种有源滤波器，包括用于与负载相并联并为负载补偿谐波电流的有源滤波器功 率电路和与有源滤波器功率电路相连接的有源滤波器控制电路，所述有源滤波器控制电路 包括与有源滤波器功率电路相连接的驱动信号发生电路，所述有源滤波器控制电路还包括 谐振判定器。
[0007] 进一步地:所述有源滤波器控制电路还包括与谐振判定器相连接的阻尼系数选择 器，所述阻尼系数选择器连接有运算器。
[000引进一步地:所述阻尼系数选择器具有选择开关，所述选择开关具有第一输入端、第 二输入端、输出端和控制端，所述选择开关的控制端与谐振判定器相连接。
[0009] 进一步地:所述有源滤波器控制电路还包括与谐振判定器相连接的电流控制器W 及用于检测有源滤波器功率电路电流和负载电路电流并与电流控制器相连接的谐波电流 检测器，所述谐波电流检测器还与有源滤波器功率电路和运算器相连接。
[0010] 进一步地:所述谐波电流检测器包括安装在有源滤波器功率电路中的补偿电流检 测装置和安装在产生谐波的负载电路中的负载电流检测装置，所述谐波电流检测器还包括 具有正输入端、负输入端和差值输出端的求差运算电路，所述求差运算电路的正输入端与 负载电流检测装置的输出端相连接，负输入端与补偿电流检测装置的输出端相连接；
[0011] 所述谐波电流检测器还包括傅立叶变换计算器，所述傅立叶变换计算器的输入端 与求差运算电路的差值输出端相连接；
[0012] 所述傅立叶变换计算器的输出端与运算器相连接。
[001引进一步地:所述电流控制器为比例谐振控制器，所述比例谐振控制器包括比例环 节和谐振单元，所述比例谐振控制器还包括具有两个输入口和一个输出口的求和运算器， 所述求和运算器的一个输入口与比例环节的输出端口相连接，另一个输入口与谐振单元的 输出端口相连接，所述求和运算器的输出口与谐振判定器相连接;所述谐振单元的输入端 与傅立叶变换计算器输出端相连接。
[0014] 进一步地:所述比例谐振控制器的比例环节为低通滤波器。
[0015] 进一步地:所述比例谐振控制器的谐振单元的传递函数为
其中ω '为第j次谐波的角频率，ω〇为系统的基波角频率。
[0016] 进一步地:所述比例谐振控制器的比例环节为低通滤波器；
[0017] 所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器一与低通滤波器相连接;所 述低通滤波器的输出端与阻尼系数选择器相连接。
[0018] 进一步地:所述比例谐振控制器的比例环节为低通滤波器；
[0019] 所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器Ξ与阻尼系数选择器相连 接;所述求差运算电路的差值输出端依次通过滤波器和有效值计算器二与低通滤波器相连 接。
[0020] 进一步地:所述运算器连接有逆傅立叶变换器，所述逆傅立叶变换器的输出端与 驱动信号发生电路相连接。
[0021] 进一步地:所述有源滤波器功率电路包括全桥逆变电路W及与全桥逆变电路相串 联的输出电感，所述全桥逆变电路两端还并联有电容;所述全桥逆变电路与驱动信号发生 电路相连接。
[0022] 本发明还公开了一种有源滤波器的控制方法，包括如下步骤：
[0023] (Α)检测有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流；
[0024] (Β)计算有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流之间的差值；
[0025] (C)对步骤(Β)计算出的差值进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值、虚 轴值和角频率W及谐波的有效值；
[0026] (D)电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率W及谐波的有效值 计算出电流控制目标；
[0027] 化)谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值， 则判定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态；
[0028] (F)阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态 则选择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数；
[0029] (G)将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令；
[0030] 化)对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结 果产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。
[0031] 进一步地:所述第一阻尼系数为1。
[0032] 进一步地:所述第二阻尼系数为一与低通滤波器输出值相关的阻尼系数函数的结 果值，所述阻尼系数函数的结果值随低通滤波器输出值增大而减小且该结果值大于零。
[0033] 进一步地:所述阻尼系数函数为一指数函数，所述指数函数的指数等于低通滤波 器输出值与一负自然数的乘积，所述指数函数的底数为一正自然数。
[0034] 进一步地:所述指数函数的底数为自然指数e。
[0035] 进一步地:所述阻尼系数函数为幕函数，所述幕函数的底数为低通滤波器输出值 与一正自然常数的乘积，所述幕函数的指数为一负自然数。
[0036] 本发明还公开了另一种有源滤波器的控制方法，包括如下步骤：
[0037] (A)检测有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流；
[0038] (B)计算有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流之间的差值；
[0039] (C)对步骤(B)计算出的差值进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值、虚 轴值和角频率W及谐波有效值，并且计算出差值的有效值；
[0040] (D)电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率W及差值的有效值 计算出电流控制目标；
[0041] 化)谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值， 则判定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态；
[0042] (F)阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态 则选择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数；
[0043] (G)将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令；
[0044] 化)对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结 果产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。
[0045] 进一步地:所述第一阻尼系数为1。
[0046] 进一步地:所述第二阻尼系数为一与谐波有效值相关的阻尼系数函数的结果值， 所述阻尼系数函数的结果值随谐波有效值增大而减小且该结果值大于零。
[0047] 进一步地:所述阻尼系数函数为一指数函数，所述指数函数的指数等于谐波有效 值与一负自然数的乘积，所述指数函数的底数为一正自然数。
[004引进一步地:所述指数函数的底数为自然指数e。
[0049] 进一步地:所述阻尼系数函数为幕函数，所述幕函数的底数为谐波有效值与一正 自然常数的乘积，所述幕函数的指数为一负自 然数。
[0050] 相对于现有技术，本发明具有W下积极效果：（1)有源滤波器与负载发生谐振时， 本发明的有源滤波器可根据谐振有效值产生第二阻尼系数，然后将第二阻尼系数与各次谐 波的幅值相乘得到驱动指令，快速降低了谐振频率处的驱动指令，控制有源滤波器快速停 止输出谐振频率处的补偿，从而在提供谐波补偿的同时能够快速抑制有源滤波器与负载发 生谐振，提高了系统的稳定性和有源滤波器的补偿效果；（2)第二阻尼系数随谐振有效值增 大而减小，从而根据谐振大小对谐振进行抑制，进一步提高了抑制效果；（3)通过更改谐振 单元中的参数可W对谐振频率进行设定，具有通用性好、应用灵活的优点。
【附图说明】
[0051] 图1为具体实施例1中有源滤波器的有源滤波器功率电路与负载并联并连入交流 电路中后的整体结构示意图。
[0052] 图2为具体实施例2中有源滤波器的有源滤波器功率电路与负载并联并连入交流 电路中后的整体结构示意图。
[0053] 图3为本发明中全桥逆变电路的结构示意图。
【具体实施方式】
[0054] 下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
[0055] -种有源滤波器，包括用于与负载相并联并为负载补偿谐波电流的有源滤波器功 率电路和与有源滤波器功率电路相连接的有源滤波器控制电路；
[0056] 所述有源滤波器功率电路包括全桥逆变电路、输出滤波电感和直流储能电容，所 述直流储能电容连接在所述开关电路的直流端，所述输出滤波电感并联在所述全桥逆变电 路的交流输出端，将所述全桥逆变电路输出的补偿电流并入负载电路，为其补偿谐波，达到 滤除系统谐波的目的；全桥逆变电路与驱动信号发生电路相连接;如图3,所述全桥逆变电 路为开关电路，其可W将直流储能电容的直流电能逆变为补偿电流，也可W利用交流输入 为所述直流储能电容充电。
[0057] 所述有源滤波器控制电路包括与有源滤波器功率电路相连接的驱动信号发生电 路，还包括谐振判定器和阻尼系数选择器;所述阻尼系数选择器具有选择开关，所述选择开 关具有第一输入端、第二输入端、输出端和控制端，所述选择开关的控制端与谐振判定器相 连接，所述阻尼系数选择器的输出端连接有运算器;所述运算器连接有逆傅立叶变换器，所 述逆傅立叶变换器的输出端与驱动信号发生电路相连接。
[0058] 所述有源滤波器控制电路还包括用于检测有源滤波器功率电路电流和负载电路 电流的谐波电流检测器。
[0059] 如图1或2,所述谐波电流检测器包括安装在有源滤波器功率电路中的补偿电流检 测装置2和安装在产生谐波的负载电路中的负载电流检测装置1，所述谐波电流检测器还包 括具有正输入端、负输入端和差值输出端的求差运算电路3,所述求差运算电路3的正输入 端与负载电流检测装置1的输出端相连接，负输入端与补偿电流检测装置2的输出端相连 接；
[0060] 所述谐波电流检测器还包括傅立叶变换计算器，所述傅立叶变换计算器的输入端 与求差运算电路3的差值输出端相连接；
[0061 ]所述傅立叶变换计算器的输出端与运算器相连接。
[0062] 如图1或2,所述有源滤波器控制电路还包括电流控制器，所述电流控制器为比例 谐振控制器，所述比例谐振控制器包括比例环节和谐振单元，所述比例谐振控制器还包括 具有两个输入口和一个输出口的求和运算器4,所述求和运算器4的一个输入口与比例环节 的输出端口相连接，另一个输入口与谐振单元的输出端口相连接，所述求和运算器4的输出 口与谐振判定器相连接;所述谐振单元的输入端与傅立叶变换计算器输出端相连接；
[0063] 所述比例谐振控制器的比例环节为低通滤波器；
[0064]所述比例谐振控制器的谐振单元的传递函数为·
其中ω '为 第j次谐波的角频率，ω〇为系统的基波角频率。
[00化]具体实施例一：
[0066] 如图1，所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器一与低通滤波器相 连接;所述低通滤波器的输出端与阻尼系数选择器相连接。
[0067] 该有源滤波器的控制方法如下：
[0068] (Α)补偿电流检测装置2和负载电流检测装置1分别检测有源滤波器功率电路ip的 电流和负载电路的电流io;
[0069] (B)求差运算电路3计算有源滤波器功率电路的电流ip和负载电路io的电流之间 的差值Ai;
[0070] (C)傅立叶变换计算器对步骤(B)计算出的差值Ai进行傅立叶变换，计算出各次 谐波分量的实轴值aw、虚轴值W和角频率ω及谐波的有效值；
[0071] (D)电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率W及谐波的有效值 计算出电流控制目标；
[0072] 化)谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值， 则判定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态；
[0073] (F)阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态 则选择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数；
[0074] 所述第一阻尼系数为1;
[0075] 所述第二阻尼系数为一指数函数的结果值，所述指数函数的指数等于低通滤波器 输出值X与一负自然数-k的乘积，所述指数函数的底数为自然指数e ;或者，所述第二阻尼系 数为一幕函数的结果值，所述幕函数的底数为低通滤波器输出值X与一正自然常数m的乘 积，所述幕函数的指数为一负自然数-η;
[0076] (G)将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令i，快速降低了谐振频率处的 驱动指令，控制有源滤波器快速停止输出谐振频率处的补偿；
[0077] 化)对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结 果产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。
[007引具体实施例二：
[0079] 如图2,所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器Ξ与阻尼系数选择 器相连接;所述求差运算电路3的差值输出端依次通过滤波器和有效值计算器二与低通滤 波器相连接。
[0080] 该有源滤波器的控制方法如下：
[0081] (A)补偿电流检测装置2和负载电流检测装置1分别检测有源滤波器功率电路的电 流ip和负载电路的电流io;
[0082] (B)计算有源滤波器功率电路的电流ip和负载电路的电流io之间的差值Ai;
[0083] (C)对步骤(B)计算出的差值Ai进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值 ajR、虚轴值和角频率ω '，有效值计算器Ξ计算出谐波有效值，并且有效值计算器二计算 出差值的有效值；
[0084] (D)电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率W及差值的有效值 计算出电流控制目标；
[0085] 化)谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值， 则判定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态；
[0086] (F)阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态 则选择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数；
[0087] 所述第一阻尼系数为1;
[0088] 所述第二阻尼系数为一指数函数的结果值，所述指数函数的指数等于谐波有效值 y与一负自然数-k的乘积，所述指数函数的底数为自然指数e ;或者，所述第二阻尼系数为一 幕函数的结果值，所述幕函数的底数为谐波有效值y与一正自然常数P的乘积，所述幕函数 的指数为一负自然数-q;
[0089] (G)将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令i，快速降低了谐振频率处的 驱动指令，控制有源滤波器快速停止输出谐振频率处的补偿；
[0090] 化)对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结 果产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。
[0091] 与具体实施例1相比，本实施例并不是将傅立叶变换后的各次谐波的有效值输出 给低通滤波器，而是将有源滤波器功率电路的电流ip和负载电路的电流io之间的差值Δ? 直接经过滤波器和有效值计算器二后输出给低通滤波器，从而实现了傅立叶变换计算器和 有效值计算器二同步计算，只有当谐振判定器判定出谐振状态时才使用有效值计算器Ξ计 算谐波有效值，因此可减少整个控制电路的计算量，缩短计算时间， 降低系统延迟。
【主权项】
1. 一种有源滤波器，包括用于与负载相并联并为负载补偿谐波电流的有源滤波器功率 电路和与有源滤波器功率电路相连接的有源滤波器控制电路，所述有源滤波器控制电路包 括与有源滤波器功率电路相连接的驱动信号发生电路，其特征在于:所述有源滤波器控制 电路还包括谐振判定器。2. 如权利要求1所述的有源滤波器，其特征在于:所述有源滤波器控制电路还包括与谐 振判定器相连接的阻尼系数选择器，所述阻尼系数选择器连接有运算器。3. 如权利要求2所述的有源滤波器，其特征在于:所述阻尼系数选择器具有选择开关， 所述选择开关具有第一输入端、第二输入端、输出端和控制端，所述选择开关的控制端与谐 振判定器相连接。4. 如权利要求2或3任一所述的有源滤波器，其特征在于:所述有源滤波器控制电路还 包括与谐振判定器相连接的电流控制器以及用于检测有源滤波器功率电路电流和负载电 路电流并与电流控制器相连接的谐波电流检测器，所述谐波电流检测器还与有源滤波器功 率电路和运算器相连接。5. 如权利要求4所述的有源滤波器，其特征在于:所述谐波电流检测器包括安装在有源 滤波器功率电路中的补偿电流检测装置(2)和安装在产生谐波的负载电路中的负载电流检 测装置（1)，所述谐波电流检测器还包括具有正输入端、负输入端和差值输出端的求差运算 电路(3)，所述求差运算电路(3)的正输入端与负载电流检测装置(1)的输出端相连接，负输 入端与补偿电流检测装置(2)的输出端相连接； 所述谐波电流检测器还包括傅立叶变换计算器，所述傅立叶变换计算器的输入端与求 差运算电路(3)的差值输出端相连接； 所述傅立叶变换计算器的输出端与运算器相连接。6. 如权利要求5所述的有源滤波器，其特征在于:所述电流控制器为比例谐振控制器， 所述比例谐振控制器包括比例环节和谐振单元，所述比例谐振控制器还包括具有两个输入 口和一个输出口的求和运算器(4)，所述求和运算器(4)的一个输入口与比例环节的输出端 口相连接，另一个输入口与谐振单元的输出端口相连接，所述求和运算器(4)的输出口与谐 振判定器相连接;所述谐振单元的输入端与傅立叶变换计算器输出端相连接。7. 如权利要求6所述的有源滤波器，其特征在于:所述比例谐振控制器的比例环节为低 通滤波器。8. 如权利要求6或7所述的有源滤波器，其特征在于:所述比例谐振控制器的谐振单元 的传递函数为其中ω '为第j次谐波的角频率，ω 〇为系统的基波角频 率。9. 如权利要求8所述的有源滤波器，其特征在于:所述比例谐振控制器的比例环节为低 通滤波器； 所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器一与低通滤波器相连接;所述低 通滤波器的输出端与阻尼系数选择器相连接。10. 如权利要求8所述的有源滤波器，其特征在于:所述比例谐振控制器的比例环节为 低通滤波器； 所述傅立叶变换计算器的输出端还通过有效值计算器三与阻尼系数选择器相连接;所 述求差运算电路（3)的差值输出端依次通过滤波器和有效值计算器二与低通滤波器相连 接。11. 如权利要求2或3或5或6或7或9或10所述的有源滤波器，其特征在于:所述运算器连 接有逆傅立叶变换器，所述逆傅立叶变换器的输出端与驱动信号发生电路相连接。12. 如权利要求1或2或3或5或6或7或9或10所述的有源滤波器，其特征在于:所述有源 滤波器功率电路包括全桥逆变电路以及与全桥逆变电路相串联的输出电感，所述全桥逆变 电路两端还并联有电容;所述全桥逆变电路与驱动信号发生电路相连接。13. -种有源滤波器的控制方法，其特征在于包括如下步骤： (A) 检测有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流； (B) 计算有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流之间的差值； (C) 对步骤(B)计算出的差值进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值、虚轴值 和角频率以及谐波的有效值； (D) 电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率以及谐波的有效值计算 出电流控制目标； (E) 谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值，则判 定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态； (F) 阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态则选 择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数； (G) 将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令； (H) 对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结果产 生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。14. 如权利要求13所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述第一阻尼系数为1。15. 如权利要求13或14所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述第二阻尼系数 为一与低通滤波器输出值相关的阻尼系数函数的结果值，所述阻尼系数函数的结果值随低 通滤波器输出值增大而减小且该结果值大于零。16. 如权利要求15所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述阻尼系数函数为一 指数函数，所述指数函数的指数等于低通滤波器输出值与一负自然数的乘积，所述指数函 数的底数为一正自然数。17. 如权利要求16所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述指数函数的底数为 自然指数e。18. 如权利要求15所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述阻尼系数函数为幂 函数，所述幂函数的底数为低通滤波器输出值与一正自然常数的乘积，所述幂函数的指数 为一负自然数。19. 一种有源滤波器的控制方法，其特征在于包括如下步骤： (A) 检测有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流； (B) 计算有源滤波器功率电路的电流和负载电路的电流之间的差值； (C) 对步骤(B)计算出的差值进行傅立叶变换，计算出各次谐波分量的实轴值、虚轴值 和角频率以及谐波有效值，并且计算出差值的有效值； (D) 电流控制器根据各次谐波分量的实轴值、虚轴值和角频率以及差值的有效值计算 出电流控制目标； (E) 谐振判定器将电流控制目标与阀值进行比较，若电流控制目标大于等于阀值，则判 定为是谐振状态，若电流控制目标小于阀值，则判定为非谐振状态； (F) 阻尼系数选择器根据谐振判定器的判定结果选择阻尼系数，若为非谐振状态则选 择第一阻尼系数，若为谐振状态则选择第二阻尼系数； (G) 将阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令； (H) 对驱动指令进行逆傅立叶变换，然后驱动信号发生电路根据逆傅立叶变换结果产 生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。20. 如权利要求19所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述第一阻尼系数为1。21. 如权利要求19或20所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述第二阻尼系数 为一与谐波有效值相关的阻尼系数函数的结果值，所述阻尼系数函数的结果值随谐波有效 值增大而减小且该结果值大于零。22. 如权利要求21所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述阻尼系数函数为一 指数函数，所述指数函数的指数等于谐波有效值与一负自然数的乘积，所述指数函数的底 数为一正自然数。23. 如权利要求22所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述指数函数的底数为 自然指数e。24. 如权利要求21所述的有源滤波器的控制方法，其特征在于:所述阻尼系数函数为幂 函数，所述幂函数的底数为谐波有效值与一正自然常数的乘积，所述幂函数的指数为一负 自然数。
【专利摘要】本发明提供了一种有源滤波器，包括用于与负载相并联并为负载补偿谐波电流的有源滤波器功率电路和与有源滤波器功率电路相连接的有源滤波器控制电路，所述有源滤波器控制电路还包括谐振判定器、电流控制器和阻尼系数选择器。谐振判定器可判断有源滤波器是否与负载发生了谐振，若发生谐振，则将阻尼系数选择器生成的第二阻尼系数与各次谐波的幅值相乘得到驱动指令，从而快速降低了谐振频率处的驱动指令，然后驱动信号发生电路产生驱动有源滤波器功率电路产生补偿电流的驱动信号。本发明在提供谐波补偿的同时能够快速抑制有源滤波器与负载发生谐振，提高了系统的稳定性和有源滤波器的补偿效果，并且还具有通用性好、应用灵活的优点。
【IPC分类】H02J3/01, H02J3/24
【公开号】CN105490276
【申请号】CN201610056463
【发明人】谢建国, 曼苏乐, 赵永胜, 张加庆, 段文勇, 周磊, 张恒彬, 林凯, 王传芬
【申请人】烟台东方威思顿电气股份有限公司, 常州天曼智能科技有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2016年1月28日
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