CN102593837A - 一种自适应的单调谐滤波器 - Google Patents

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马世贤
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Abstract

本发明属于电力系统无功补偿和谐波抑制器件领域，公开了一种自适应的单调谐滤波器，包括如下部分：电容器C、磁控电抗器L、磁控电抗器的控制装置。被测电压电流经互感器变换为幅度合适的电压信号，经带通滤波器得到某次谐波成分，计算滤波后电压电流波形的相位，从而计算出电压电流相位差，进行比例积分微分的运算得出控制量，对磁控电抗器进行控制，从而改变电抗器的输出电抗值。该单调谐滤波器具有自适应能力，可跟踪谐波变化，使滤波器始终工作在谐振点附近，而且能够抑制谐波放大。电路结构简单，可靠性较高，可广泛应用于谐波治理电路中。

Description

一种自适应的单调谐滤波器
技术领域
本发明属于电力系统无功补偿和谐波抑制器件领域，涉及电力系统滤波、电力电子器件、自动控制等技术，更具体地涉及一种自适应的单调谐滤波器。
背景技术
随着科学技术的发展，大功率非线性负载尤其是电力电子装置的使用日益增多，使谐波电流和无功电流大量的注入电网，引起电网电压波动、频率变化、三相不平衡和谐波，从而影响电能质量、输电效率和设备的安全运行与正常使用。
随着电力电子技术及计算机控制技术的发展，电力电子器件功率的增加，可靠性的增强，以及自动控制方法的优化，使得电力系统谐波器抑制的研究和应用成为热点。
为了解决电力电子装置和其它谐波源的谐波污染问题，解决方法有两方面：一是装设谐波补偿装置来补偿谐波，这对各种谐波源都是适用的；二是对电力电子装置本身进行改造，使其不产生谐波，且功率因数控制为1，这当然只适用于作为主要谐波源的电力电子装置。
无源滤波器是采用滤波电容器C、电抗器L和电阻器R等无源元件的适当组合构成的滤波器，运行时和谐波源并联。其滤波原理是对某些固定谐波形成低阻抗通路，使相应的谐波电流通过近似短路的无源滤波器而避免进入电力系统。无源滤波器除了滤除谐波以外还在基波电压的作用下向谐波负载提供基波无功功率，同时兼顾谐波源无功补偿的要求。
有源滤波器是近几年迅速发展起来的一种抑制谐波的方案，其原理是实时检测负载电流或电压中的谐波分量，产生一个与其幅值相同、相位相反的谐波电流或电压，并将其注入电力系统中使线路中的谐波相互抵消。
用于吸收单一次数谐波(如单独滤3、5、7次谐波)的滤波器称为单调谐滤波器。
磁控电抗器的工作原理如图1所示，他激直流励磁，电抗器由两组变压器串联形成，副方控制绕组串联方式与原方相反，以相互抵消一次侧工频电压的影响。改变直流电压Ek及相应的回路控制电流ik大小，以调节铁心磁饱和程度，达到改变电抗器输出电流i的目的。由于电抗器基于磁放大原理，故控制电源Ek所要求的控制功率仅为电抗器额定容量的1％左右，且控制电源处于装置的二次侧，保证了高可靠性。
于明涛等人公开了专利申请“基于可控电抗器的双调谐滤波器”CN 1694329A，提出利用可控电抗器连续调节电感量保持滤波器在谐振点附近工作，初步分析和实验结果均证明了该滤波器的可行性，但其未公开详细的可实施的技术方案。
发明内容
1.本发明的目的。
调节磁控电抗器使失谐的单调谐滤波器恢复到谐振点附近，将会大大提高单调谐滤波器的滤波效果。将磁控电抗器应用于传统无源滤波装置，从而实现滤波自适应连续可调，改善传统无源滤波器滤波效果。
2.本发明的原理。
被测电压电流经互感器变换为幅度合适的电压信号，经带通滤波器得到某次谐波成分，计算滤波后电压电流波形的相位，从而计算出电压电流相位差，根据两者的相位差，并进行比例积分微分的运算得出控制量，对磁控电抗器进行控制，从而改变电抗器的输出电抗值。
从而达到自动跟踪该次谐波变化，使滤波器始终工作在谐振点附近的目的。
3.本发明的系统结构。
本发明的系统结构原理如图2所示，一种自适应的单调谐滤波器，包括如下部分：电容器C、磁控电抗器L、磁控电抗器的控制装置。
磁控电抗器的控制装置包括电压互感器PT、电流互感器CT、带通滤波器1、带通滤波器2、相位比较器、自动控制器。
磁控电抗器的控制装置通过电压互感器PT、电流互感器CT实时监测电压值和电流值，电压值通过带通滤波器1、电流值通过带通滤波器2后进行相位比较，自动控制器运用比例积分微分PID调节方法，得出控制量。
自动控制器的控制量通过功率放大器进行放大后，动态调节磁控电抗器的感抗，从而改变电抗器的输出电抗值。
4.本发明的硬件系统
本发明的硬件系统结构如图3所示，包括如下部分：滤波支路、信号采集、信号处理自动控制(DSP)、数模转换、输出控制。
信号采集电路实现滤波支路电压、电流信号的检测、调理、模数转换。
信号处理自动控制电路是硬件系统的核心，实现对采集信号的加工处理，完成多种算法，如滤波、计算滤波支路电压电流的相位差、比例积分微分PID控制。
数模转换电路实现数字信号到模拟信号的转换，并对磁控电抗器输出控制电压。
5.本发明的软件流程
本发明的软件流程如图4所示，系统启动写控制字设置系统初始状态，被测电压电流经电压电流互感器，变换为幅度适合的电压信号，由数据采集部分，进行模数转换，然后DSP处理器对采集到的信号进行分析处理，从而计算出所要滤除谐波的电压电流相位，根据两者的相位差，进行比例积分微分PID运算，决定是否输出调节控制量，对磁控电抗器进行控制。
6.本发明的效果
本发明可以弥补传统无源滤波器缺点，具有自适应能力，可跟踪谐波变化，使滤波器始终工作在谐振点附近，而且能够抑制谐波放大。
本发明硬件系统电路结构简单，可靠性较高，可广泛应用于谐波治理电路中。
附图说明
图1为磁控电抗器的工作原理图。
图2为本发明的系统结构框图。
图3为本发明的硬件系统结构图。
图4为本发明的软件流程图。
具体实施方式
为了清晰表述本发明的实施过程，下面分步骤描述自动控制器电路原理和软件流程的具体实施例。
实施例1：DSP软件系统初始化。
(1)系统复位；
(2)时钟配置；
DSK为DSP提供了一个20MHz的参考频率，DSK的时钟模式可通过DSP芯片的3个引脚CLKMD1、CLKMD2和CLKMD3的状态来完成PLL配置，最高频率为100MHz，也可通过配置CLKMD寄存器来改变DSP的工作频率；
(3)禁止所有可屏蔽中断；
(4)禁止符号位扩展；
(5)设置处理器工作方式寄存器、设置等待状态。
实施例2：McBSP软件系统初始化
分别对串口控制寄存器SPCR1、SPCR2，接收控制寄存器RCR1、RCR2，发送控制寄存器XCR1、XCR2以及采样率发生器寄存器SRGR1、SRGR2进行配置。
(1)对SPCR1寄存器进行配置，RRST＝0，串口禁止接收数据，处于复位状态；
(2)对SPCR2寄存器进行配置，FRST＝0，采样率发生器不会产生帧同步信号；GRST＝0，采样率发生器复位；XRST＝0，禁止数据传送；FREE＝0，使能自由模式；
(3)对SPCR1寄存器进行配置，CLKSTP＝11，设置时钟模式；DXENA＝1，DX使能。
(4)复位串口发送，FREE＝1，SOFT＝0，GRST＝1，使采样率发生器工作，FRST＝1，产生帧同步脉冲信号；
(5)对RCR1寄存器进行配置，RCR10＝0040h，接收字长为16位，RCR20＝0040h，接收字长为16位；
(6)对XCR1寄存器进行配置，XCR10＝0040h，发送字长为16位，XCR20＝0040h，发送字长为16位；
(7)对SRGR10寄存器进行配置，设置帧的宽度和采样率发生器时钟，对SRGR20寄存器进行配置，CLKG和FSG产生在CLKS的上升沿，帧同步信号由采样率发生器FSG驱动。
上述实施例不以任何方式限制本发明，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种自适应的单调谐滤波器，包括如下部分：电容器C、磁控电抗器L、磁控电抗器的控制装置，其特征在于：被测电压电流经互感器变换为幅度合适的电压信号，经带通滤波器得到某次谐波成分，计算滤波后电压电流波形的相位，从而计算出电压电流相位差，根据两者的相位差，并进行比例积分微分的运算得出控制量，对磁控电抗器进行控制，从而改变电抗器的输出电抗值。
2.根据权利要求1所述的单调谐滤波器，其特征在于：磁控电抗器的控制装置包括电压互感器PT、电流互感器CT、带通滤波器1、带通滤波器2、相位比较器、自动控制器。
3.根据权利要求1和2所述的单调谐滤波器，其特征在于：磁控电抗器的控制装置通过电压互感器PT、电流互感器CT实时监测电压值和电流值，电压值通过带通滤波器1、电流值通过带通滤波器2后进行相位比较，自动控制器运用比例积分微分PID调节方法，得出控制量。
4.根据权利要求1和2所述的单调谐滤波器，其特征在于：自动控制器的控制量通过功率放大器进行放大后，动态调节磁控电抗器的感抗，从而改变电抗器的输出电抗值。
5.根据权利要求1和2所述的单调谐滤波器，其特征在于：磁控电抗器的控制装置的硬件电路包括滤波支路、信号采集、信号处理自动控制(DSP)、数模转换、输出控制电路。
6.根据权利要求1和5所述的单调谐滤波器，其特征在于：信号采集电路实现滤波支路电压、电流信号的检测、调理、模数转换。
7.根据权利要求1和5所述的单调谐滤波器，其特征在于：信号处理自动控制电路实现对采集信号的加工处理，完成滤波、计算滤波支路电压电流的相位差、比例积分微分PID控制运算。
8.根据权利要求1和5所述的单调谐滤波器，其特征在于：数模转换电路实现数字信号到模拟信号的转换，并对磁控电抗器输出控制电压。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104034499A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 哈尔滨工程大学 电液伺服振动台加速度频率特性谐振谷抑制方法
CN105432017A (zh) * 2013-07-29 2016-03-23 维斯普瑞公司 自适应滤波器响应系统和方法
US10320357B2 (en) 2013-03-15 2019-06-11 Wispry, Inc. Electromagnetic tunable filter systems, devices, and methods in a wireless communication network for supporting multiple frequency bands
CN110007146A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种基于电压电流谐波相位的谐振点检测方法
CN111244956A (zh) * 2020-02-24 2020-06-05 广东电科院能源技术有限责任公司 一种可调谐波滤波装置、系统及谐波滤除方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1694329A (zh) * 2005-05-20 2005-11-09 清华大学 基于可控电抗器的双调谐滤波器
CN2755839Y (zh) * 2004-11-30 2006-02-01 新东北电气(锦州)电力电容器有限公司 基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2755839Y (zh) * 2004-11-30 2006-02-01 新东北电气(锦州)电力电容器有限公司 基于裂芯式或磁阀式可控电抗器的部分可调谐滤波装置
CN1694329A (zh) * 2005-05-20 2005-11-09 清华大学 基于可控电抗器的双调谐滤波器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
时芳: "基于可控电抗器的单调谐滤波器的研究与设计", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（信息科技辑）》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10320357B2 (en) 2013-03-15 2019-06-11 Wispry, Inc. Electromagnetic tunable filter systems, devices, and methods in a wireless communication network for supporting multiple frequency bands
US10911015B2 (en) 2013-03-15 2021-02-02 Wispry, Inc. Electromagnetic tunable filter systems, devices, and methods in a wireless communication network for supporting multiple frequency bands
CN105432017A (zh) * 2013-07-29 2016-03-23 维斯普瑞公司 自适应滤波器响应系统和方法
US9748916B2 (en) 2013-07-29 2017-08-29 Wispry, Inc. Adaptive filter response systems and methods
CN105432017B (zh) * 2013-07-29 2018-12-14 维斯普瑞公司 自适应滤波器响应系统和方法
CN104034499A (zh) * 2014-06-13 2014-09-10 哈尔滨工程大学 电液伺服振动台加速度频率特性谐振谷抑制方法
CN104034499B (zh) * 2014-06-13 2016-09-14 哈尔滨工程大学 电液伺服振动台加速度频率特性谐振谷抑制方法
CN110007146A (zh) * 2019-04-26 2019-07-12 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种基于电压电流谐波相位的谐振点检测方法
CN110007146B (zh) * 2019-04-26 2021-04-06 青岛鼎信通讯股份有限公司 一种基于电压电流谐波相位的谐振点检测方法
CN111244956A (zh) * 2020-02-24 2020-06-05 广东电科院能源技术有限责任公司 一种可调谐波滤波装置、系统及谐波滤除方法
CN111244956B (zh) * 2020-02-24 2021-08-27 南方电网电力科技股份有限公司 一种可调谐波滤波装置、系统及谐波滤除方法

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