有源滤波器谐波电流检测的延迟时间的补偿方法及系统

摘要

有源滤波器谐波电流检测的延迟时间的补偿方法及系统，属于谐波电流检测中延迟时间补偿技术领域，其特征在于：它改进了传统的基于瞬时无功功率理论的瞬时空间矢量法，在进行两相旋转到两相静止坐标变换时在变化矩阵中加入Δθ角来补偿延迟时间，Δθ＝nωΔT，n是谐波次数，ω为基波角频率，ΔT为延迟时间。解决了数字式控制器的延迟时间的问题，实现了谐波电流的实时补偿，保证了有源滤波器的补偿特性，避免了由于需要高计算速度的装置来减少谐波电流检测所占用的时间，从而使得有源滤波器的价格极高，难于在国内推广的问题。

主权项

1、有源滤波器谐波电流检测的延迟时间的补偿方法，含有基于瞬时无功功率理论的瞬时空间矢量法，其特征在于：它在由两相旋转到两相静止坐标变换时在变换矩阵中加入了用于补偿延迟时间的Δθ角，其中，Δθ＝nωΔT，n是谐波次数，ω是基波角频率，ΔT是延迟时间，它依次含有以下步骤：第1步：把一相电压的瞬时值e经n倍频后通过锁相环(PLL)和正、余弦发生电路得到与该瞬时值e同相位的正弦信号sin nωt和对应的余弦信号cos nωt，从而得到变换矩阵Cn：$C_n=\left[\begin{array}{cc}-\sin \mathrm{n\omega t}& \cos \mathrm{n\omega t}\\ \cos \mathrm{n\omega t}& \sin \mathrm{n\omega t}\end{array}\right];$ 第2步：把三相电流ia、ib、ic经过已知的3S/2R，即三相静止坐标系/两相旋转坐标系，变换矩阵C32，变换成静止的α、β两相坐标系的电流iα、iβ：$\left[\begin{array}{c}{i}_{\alpha }\\ i_{\beta }\end{array}\right]=C_{32}·\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right]$ $C_{32}=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}1& -\frac{1}{2}& -\frac{1}{2}\\ 0& \frac{\sqrt{3}}{2}& -\frac{\sqrt{3}}{2}\end{array}\right];$ 第3步：把两相坐标系电流iα、iβ经过变换矩阵Cn求出两相坐标系下的该n次谐波电流的有功和无功电流分量即ipn和iqn：$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{pn}}\\ i_{\mathrm{qn}}\end{array}\right]=C_n·\left[\begin{array}{c}{i}_{\alpha }\\ i_{\beta }\end{array}\right]=C_n·C_{32}·\left[\begin{array}{c}{i}_a\\ i_b\\ i_c\end{array}\right];$ 第4步：该n次谐波电流的有功和无功电流分量ipn、iqn再经低通滤波器(LPF)低通滤波得出n次谐波有功和无功电流的直流分量ipn、iqn：${\bar{i}}_{\mathrm{k\; Pn}}=\frac{\mathrm{\Delta s}}{T+\mathrm{\Delta s}}{i}_{\mathrm{k\; Pn}}+\frac{T}{T+\mathrm{\Delta s}}{\bar{i}}_{(k-1)\mathrm{Pn}}$ ${\bar{i}}_{\mathrm{k\; qn}}=\frac{\mathrm{\Delta s}}{T+\mathrm{\Delta s}}{i}_{\mathrm{k\; qn}}+\frac{T}{T+\mathrm{\Delta s}}{\bar{i}}_{(k-1)\mathrm{qn}};$ T：滤波时间常数；Δs：采样区间；k：时刻；第5步：二相坐标系下的该n次谐波有功和无功电流的直流分量ipn、iqn经过加入了补偿角Δθ的特殊变换矩阵CΔθ求出两相坐标系电流iαn、iβn：$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\alpha n}}\\ i_{\mathrm{\beta n}}\end{array}\right]=C_{\mathrm{\Delta \theta }}·\left[\begin{array}{c}{\bar{i}}_{\mathrm{pn}}\\ {\bar{i}}_{\mathrm{qn}}\end{array}\right]={\left[\begin{array}{cc}-\sin (\mathrm{n\omega t}+\mathrm{\Delta \theta })& \cos (\mathrm{n\omega t}+\mathrm{\Delta \theta })\\ \cos (\mathrm{n\omega t}+\mathrm{\Delta \theta })& \sin (\mathrm{n\omega t}+\mathrm{\Delta \theta })\end{array}\right]}^{-1}·\left[\begin{array}{c}{\bar{i}}_{\mathrm{pn}}\\ {\bar{i}}_{\mathrm{qn}}\end{array}\right];$ 第6步：根据需要，把两相坐标系下的该n次谐波电流iαn，iβn经已知的2R/3S，即两相旋转坐标系/三相静止坐标系，变换矩阵C23最终得到第n次谐波电流$\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{an}}\\ i_{\mathrm{bn}}\\ i_{\mathrm{cn}}\end{array}\right]=C_{23}·\left[\begin{array}{c}{i}_{\mathrm{\alpha n}}\\ i_{\mathrm{\beta n}}\end{array}\right],$ 其中C23为C32的逆矩阵。