采用高精度单相数字锁相环的滤波器算法

摘要

本发明涉及一种有源滤波器的三相平衡控制算法，属于电力系统自动化产品及其电能质量检测、控制技术领域。采用高精度单相数字锁相环的滤波器算法，包括如下步骤：(1)三相三线制系统中计算电压各次正序、负序、零序；(2)三相对称参考电流幅值计算；(3)计算直流侧电压和负荷有功电流大小的关系；(4)相位角计算：(5)三相参考电流计算；(6)将三相参考电流与实际三相系统电流进行比较，采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM交流电路，输出补偿电流。本发明采用三相各自控制的滞环比较方式的电流跟踪型PWM变流电路，可单独对每一相采取滞环控制。将参考电流和实际三相系统电流进行比较，通过PWM控制，输出补偿电流，实现控制目标。

主权项

1.一种采用高精度单相数字锁相环的滤波器算法，其特征在于，包括如下步骤：(1)三相三线制系统中电压各次正序、负序、零序表示如下：$u_{\mathrm{sa}}=\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}{u}_{\mathrm{ka}}^{,}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uka}})=\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}[u_{k+}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uk}+})+u_{k-}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uk}-})+u_{k0}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uk}0})]$$u_{\mathrm{sb}}=\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}{u}_{\mathrm{kb}}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ukb}})=\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}[u_{k+}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uk}+}-2\pi /3)+u_{k-}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uk}-}+2\pi /3)+u_{k0}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uk}0})]$$u_{\mathrm{sc}}=\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}{u}_{\mathrm{kc}}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ukc}})=\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}[u_{k+}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uk}+}+2\pi /3)+u_{k-}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uk}-}-2\pi /3)+u_{k0}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{uk}0})]$其中u_sa、u_sb、u_sc为三相系统电压；(2)三相对称参考电流幅值计算：$I_{\mathrm{ref}}=\frac{P_a+P_b+P_c+P_{\mathrm{Loss}}}{3(U_{a1}+U_{b1}+U_{c1})},$其中U_a1、U_b1、U_c1为三相正序电压，P_a、P_b、P_c为三相功率，P_Loss为负荷功率；(3)直流侧电压和负荷有功电流大小的关系：$I_{\mathrm{ref}}\left(T\right)=\frac{1}{T}\underset{t}{\overset{t+T}{\int }}\mathrm{\Delta Qdt}=\frac{1}{T}\underset{t}{\overset{t+T}{\int }}C(u_{\mathrm{dc}}-u_{\mathrm{dcf}})\mathrm{dt};$(4)相位角计算：其中X_c、Y_c为瞬时数据与数据池相乘后的周期累加值，其中$\begin{array}{c}{X}_c={\Sigma }_0^N{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{sa}}·\sin \left(\mathrm{nt}\right),\\ Y_c={\Sigma }_0^N{\stackrel{·}{U}}_{\mathrm{sa}}·\cos \left(\mathrm{nt}\right);\end{array}$(5)三相参考电流：$\left\{\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{refa}}=I_{\mathrm{ref}}\sin (\mathrm{\omega t}+{\theta }_{u1+})\\ i_{\mathrm{refb}}=I_{\mathrm{ref}}\sin (\mathrm{\omega t}+{\theta }_{u1+}-2\pi /3)\\ i_{\mathrm{refc}}=I_{\mathrm{ref}}\sin (\mathrm{\omega t}+{\theta }_{u1+}+2\pi /3)\end{array}\right.;$(6)将三相参考电流与实际三相系统电流进行比较，采用滞环比较方式的电流跟踪型PWM交流电路，输出补偿电流。