专利名称：一种低通滤波器、有源电力滤波装置及谐波检测方法
技术领域：
本发明涉及电力电子控制技术领域，特别涉及一种低通滤波器、有源电力滤波装置及基于该有源电力滤波装置的谐波检测方法。
背景技术：
随着电力电子技术的发展，电力电子设备成为电力系统中主要谐波源。谐波会降 低电能的生产、传输和利用的效率，且给供、用电设备的正常运行带来严重的危险，因此谐波治理得到越来越大的重视。常用的谐波治理方法有无源滤波器和有源电力滤波器(active powerfiler，APF)。随着大功率电子器件的发展，有源电力滤波器的优势越来越明显。 现有技术的有源电力滤波器(为了和本发明的主题相统一，上述的有源电力滤波器以下均称有源电力滤波装置，二者在本发明是等同的)的一般工作原理如下通过电流互感器检测三相电网的负载电流，并通过内部谐波检测电路(可简称检测电路，一般可采用DSP微处理器实现)计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后形成主电路的驱动信号(为一种PWM信号)发送给主电路，所述的主电路包括若干由驱动信号驱动的IGBT (即绝缘栅双极型晶体管)，驱动信号控制逆变器中的IGBT产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。谐波检测方法是有源电力滤波装置的基础理论。目前，谐波检测方法可分为频域检测方法和时域检测方法，如表I所示表I各种谐波检测策略的性能比较
权利要求
1.一种能够应用于有源电カ滤波装置的低通滤波器，其特征在于，所述的低通滤波器由至少ー个IIR滤波器以及至少ー个MA滤波器级联构成。
2.如权利要求I所述的低通滤波器，其特征在于，所述的IIR滤波器为巴特沃斯滤波器。
3.如权利要求I或2所述的低通滤波器，其特征在于，所述的低通滤波器的系统函数H(Z)满足
4.一种有源电カ滤波装置，包括 主电路，用于向三相电网注入补偿电流； 接入三相电网的电流互感器，用于采集三相电网的负载电流； 调理电路，用于调整所述的负载电流； AD采样电路，用于对调整后的负载电流信号进行采样处理； 检测电路，用于提取经采样处理后的负载电流信号中的谐波电流； 控制电路，与所述的主电路形成反馈回路，用于根据所述谐波电流以及反馈的补偿电流形成驱动信号，并将所述的驱动信号输出至所述的主电路；所述的检测电路以及控制电路为两相结构；所述的检测电路包括 用于将所述经采样处理后的负载电流信号从三相平面转换到两相平面的第一坐标变换模块，转换后的负载电流信号分为q轴电流以及d轴电流； 用于获取q轴电流或d轴电流的直流部分的低通滤波器；以及， 用于将q轴电流或d轴电流的直流部分与相应的q轴电流或d轴电流运算得到所述谐波电流的第一比较点；其特征在干， 所述的低通滤波器由至少ー个IIR滤波器以及至少ー个MA滤波器级联构成。
5.如权利要求4所述的有源电カ滤波装置，其特征在于，所述的低通滤波器的系统函数H(Z)满足
6.如权利要求4或5所述的有源电カ滤波装置，其特征在干， 所述的调理电路还包括模拟抗混叠滤波器，所述经调整的负载电流信号通过所述的模拟抗混叠滤波器接入所述的AD采样电路。
7.如权利要求6所述的有源电力滤波装置，其特征在于，所述的谐波检测电路还包括所述第一坐标变换模块与低通滤波器之间依次连接的带限滤波器以及抽取器，所述的抽取器用于按预先设定的整数因子M对所述的q轴电流或d轴电流进行减采样处理，即对所述的q轴电流或d轴电流每隔M个信号样值进行抽样。
8.一种基于如权利要求4所述有源电力滤波装置的谐波检测方法，能够形成注入三相电网的补偿电流，其特征在于，包括步骤 (1)基于待检测的三相电网设定所述有源电力滤波装置所需注入补偿电流的最高电流频率fh ;设定AD采样电路的采样频率fswl，其中，fswl>2fh ； (2)采集三相电网的负载电流并经调理电路对所述的负载电流进行调整； (3)利用AD采样电路对调整后的负载电流信号进行AD采样处理； (4)提取经AD采样处理后负载电流信号中的谐波电流； 上述提取过程具体包括步骤 (4. I)建立同步坐标变换矩阵将所述负载电流信号从三相平面转换到两相平面，转换后的负载电流信号分为q轴电流以及d轴电流； (4. 2)采用所述的低通滤波器获取所述q轴电流以及d轴电流的直流部分； (4. 3)将q轴电流以及d轴电流的直流部分与相应的q轴电流以及d轴电流运算得到所述的谐波电流； (5)根据所述谐波电流以及反馈的补偿电流形成控制所述主电路产生所述补偿电流的驱动信号。
9.如权利要求8所述的谐波检测方法，其特征在于， 所述的低通滤波器的系统函数H(Z)满足
10.如权利要求8或9所述的谐波检测方法，其特征在于， 所述的调理电路设有模拟抗混叠滤波器； 步骤(2)中所述对所述的负载电流进行调整包括基于所述的模拟抗混叠滤波器对该负载电流进行抗混频处理； 在所述的步骤(3)和步骤(4)之间，还包括步骤 a、使用带限滤波器将经AD采样处理后的负载电流信号的带宽限制在频率fh内； b、使用抽取器以预设的整数因子M对经带宽限制的负载电流信号进行减采样处理，SP对所述的q轴电流或d轴电流每隔M个信号样值进行抽样。
全文摘要
本发明公开了一种低通滤波器、有源电力滤波装置及基于该有源电力滤波装置的谐波检测方法。本发明的低通滤波器由IIR滤波器以及MA滤波器级联构成。本发明的有源电力滤波装置包括用于向三相电网注入补偿电流主电路、互感调理电路、AD采样电路、采用上述低通滤波器的检测电路以及形成主电路驱动信号的控制电路。本发明的方法包括使用上述有源电力滤波装置实现步骤对三相电网内的负载电流依次进行检测、调整以及AD采样；提取谐波电流；根据所述谐波电流形成驱动信号。本发明克服了现有谐波检测技术中有功电流和无功电流的直流量和交流量分离不佳的问题，提高滤波精度的同时具备较快的动态响应，能够快速精确地检测出电网中谐波电流含量。
文档编号G01R23/167GK102684195SQ20121016184
公开日2012年9月19日 申请日期2012年5月22日 优先权日2012年5月22日
发明者尹宏清, 曾争, 杨家强, 白杨 申请人:江阴嘉臣电气自动化有限公司, 浙江大学