CN104820151B - 一种100a全数字化有源电力滤波器的信号定标方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种100A全数字化有源电力滤波器的信号定标方法，包括如下步骤：步骤101、信号的采集：信号的采集包括采集三相电压(UA、UB、UC)，直流侧电压(UDC)，负载电流(IAL、IBL、ICL)以及有源电力滤波器发出的电流(IAF、IBF、ICF、I0F)；步骤102、将步骤101中采集到的信号进行模数转换，随后发送给数字信号处理器；步骤103、分别对有源电力滤波器发出电流定标、负载电流定标、交流电压定标、以及直流侧电压定标；本定标方法能提高100A全数字化有源电力滤波器的补偿精度，进而满足国家标准要求，同时，定标方法简单、容易实现、占用内存小，为提高系统补偿率奠定了基础。

Description

一种100A全数字化有源电力滤波器的信号定标方法
技术领域
本发明涉及有源滤波器技术领域，特别是涉及一种100A全数字化有源电力滤波器的信号定标方法。
背景技术
随着电力电子技术的发展，有源电力滤波器(Active Power Filter,APF)成为目前的一个热门研究课题，其应用也日益广泛，越来越呈现出模块化、小型化、数字化的趋势。目前国家标准要求在负载电流不小于20％时，APF的补偿率应不小于85％，然而在现场的实际工况中，国内很少有厂家能够达到。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：由于信号的采样与定标直接影响到系统补偿的精度，若在系统定标上存在误差，再好的算法也难以达到理想的补偿精度。本方法适用于100A全数字化有源电力滤波器，根据电流大小设计与之适合、精确的定标方法，提高系统的补偿精度。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种100A全数字化有源电力滤波器的信号定标方法，包括如下步骤：
步骤101、信号的采集：信号的采集包括采集三相电压(UA、UB、UC)，直流侧电压(UDC)，负载电流(IAL、IBL、ICL)以及有源电力滤波器发出的电流(IAF、IBF、ICF、I0F)；
步骤102、将步骤101中采集到的信号进行模数转换，随后发送给数字信号处理器；
步骤103、分别对有源电力滤波器发出电流定标、负载电流定标、交流电压定标、以及直流侧电压定标；其中：
所述有源电力滤波器发出电流定标具体包括如下步骤：
步骤10311、将有源电力滤波器发出电流传感器连接至负载，采集负载电流信号，有源电力滤波器发出电流传感器输出端连接至有源电力滤波器发出电流信号调理电路；开启负载，产生一个交流周期性电流信号，用测试仪器测出该负载电流信号的实际峰值(IFREL)；
步骤10312、利用比较法计算出一个周期内的发出电流最大值(IFMAX)和发出电流最小值(IFMIN)；
步骤10313、根据下列公式计算发出电流零漂值(IFZ)；
步骤10314、求发出电流比例系数IK；
步骤10315、求定标后的发出采样电流值IF'
IF'＝IFK(IF-IFZ)；其中：IF为定标前发出电流；
所述负载电流定标具体包括如下步骤：
步骤10321、将负载电流传感器连接至负载，采集负载电流信号，负载传感器输出端连接至负载电流信号调理电路；开启负载，产生一个交流周期性电流信号，用测试仪器测出该电流信号的负载电流实际峰值ILREL；
步骤10322、利用比较法计算出一个周期内的负载电流最大值ILMAX，负载电流最小值ILMIN；
步骤10323、求负载电流零漂值ILZ；
步骤10324、求负载电流比例系数ILK；
步骤10325、求定标后的负载采样电流值IL′；
IL'＝ILK(IL-ILZ)；其中：IL为定标前电流；
所述交流电压定标具体包括如下步骤：
步骤10331、测量系统供电电压(UREL)；
步骤10332、用比较法计算出一个周期内的电压最大值(UMAX)，电压最小值(UMIN)；
步骤10333、根据下列公式求电压零漂值UZ；
步骤10334、根据下列公式求电压比例系数(UK)；
步骤10335、求定标后的采样电压值(U')；
U'＝UK(U-UZ)其中：U为定标前电压；
所述直流侧电压定标具体包括如下步骤：
步骤10341、用调压器给定一个系统电压，记录此时直流侧采样值(x1)与实际值(y1)；
步骤10342、调节调压器，记录此时直流侧采样值(x2)与实际值(y2)；
步骤10343、求解方程y＝kx+b；其中：b为常数；
b＝y1－kx1
步骤10344、求定标后的采样直流侧电压(UDC')
UDC'＝kUDC+b其中：UDC为定标前直流侧电压。
本发明具有的优点和积极效果是：本定标方法能提高100A全数字化有源电力滤波器的补偿精度，进而满足国家标准要求，同时，定标方法简单、容易实现、占用内存小，为提高系统补偿率奠定了基础，是系统稳定运行的前提。
附图说明
图1是本发明对有源电力滤波器发出电流定标和交流电压定标的流程图；
图2是本发明对直流侧电压定标的流程图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1和图2，一种100A全数字化有源电力滤波器的信号定标方法，包括如下步骤：
步骤101、信号的采集：信号的采集包括采集三相电压(UA、UB、UC)，直流侧电压(UDC)，负载电流(IAL、IBL、ICL)以及有源电力滤波器发出的电流(IAF、IBF、ICF、I0F)；
步骤102、将步骤101中采集到的信号进行模数转换，随后发送给数字信号处理器；
步骤103、分别对有源电力滤波器发出电流定标、负载电流定标、交流电压定标、以及直流侧电压定标；其中：
所述有源电力滤波器发出电流定标具体包括如下步骤：
步骤10311、将有源电力滤波器发出电流传感器连接至负载，采集负载电流信号，有源电力滤波器发出电流传感器输出端连接至有源电力滤波器发出电流信号调理电路；开启负载，产生一个交流周期性电流信号，用测试仪器测出该负载电流信号的实际峰值(IFREL)；
步骤10312、利用比较法计算出一个周期内的发出电流最大值(IFMAX)和发出电流最小值(IFMIN)；
步骤10313、根据下列公式计算发出电流零漂值(IFZ)；
步骤10314、求发出电流比例系数IK；
步骤10315、求定标后的发出采样电流值IF'
IF'＝IFK(IF-IFZ)；其中：IF为定标前发出电流；
所述负载电流定标具体包括如下步骤：
步骤10321、将负载电流传感器连接至负载，采集负载电流信号，负载传感器输出端连接至负载电流信号调理电路；开启负载，产生一个交流周期性电流信号，用测试仪器测出该电流信号的负载电流实际峰值ILREL；
步骤10322、利用比较法计算出一个周期内的负载电流最大值ILMAX，负载电流最小值ILMIN；
步骤10323、求负载电流零漂值ILZ；
步骤10324、求负载电流比例系数ILK；
步骤10325、求定标后的负载采样电流值IL′；
IL'＝ILK(IL-ILZ)；其中：IL为定标前电流；
所述交流电压定标具体包括如下步骤：
步骤10331、测量系统供电电压(UREL)；这里指的是有效值，由于供电电压为正弦交流电，有效值容易测量，最大值与有效值之间的关系是倍的关系；
步骤10332、用比较法计算出一个周期内的电压最大值(UMAX)，电压最小值(UMIN)；
步骤10333、根据下列公式求电压零漂值UZ；
步骤10334、根据下列公式求电压比例系数(UK)；
步骤10335、求定标后的采样电压值(U')；
U'＝UK(U-UZ)其中：U为定标前电压；
所述直流侧电压定标具体包括如下步骤：
步骤10341、用调压器给定一个系统电压，记录此时直流侧采样值(x1)与实际值(y1)；
步骤10342、调节调压器，记录此时直流侧采样值(x2)与实际值(y2)；
步骤10343、求解方程y＝kx+b；其中：b为常数；
b＝y1－kx1
步骤10344、求定标后的采样直流侧电压(UDC')
UDC'＝kUDC+b其中：UDC为定标前直流侧电压。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (1)

1.一种100A全数字化有源电力滤波器的信号定标方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤101、信号的采集：信号的采集包括采集三相电压(UA、UB、UC)，直流侧电压(UDC)，负载电流(IAL、IBL、ICL)以及有源电力滤波器发出的电流(IAF、IBF、ICF、I0F)；
步骤102、将步骤101中采集到的信号进行模数转换，随后发送给数字信号处理器；
步骤103、分别对有源电力滤波器发出电流定标、负载电流定标、交流电压定标、以及直流侧电压定标；其中：
所述有源电力滤波器发出电流定标具体包括如下步骤：
步骤10311、将有源电力滤波器发出电流传感器连接至负载，采集负载电流信号，有源电力滤波器发出电流传感器输出端连接至有源电力滤波器发出电流信号调理电路；开启负载，产生一个交流周期性电流信号，用测试仪器测出该负载电流信号的实际峰值(IFREL)；
步骤10312、利用比较法计算出一个周期内的发出电流最大值(IFMAX)和发出电流最小值(IFMIN)；
步骤10313、根据下列公式计算发出电流零漂值(IFZ)；
<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>Z</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>M</mi> <mi>I</mi> <mi>N</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow>
式中：IFZ为发出电流零漂值；
IFMAX为发出电流最大值；
IFMIN为发出电流最小值；
步骤10314、求发出电流比例系数IFK；
<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>K</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>R</mi> <mi>E</mi> <mi>L</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>F</mi> <mi>Z</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中：IFK为发出电流比例系数；
IFREL为发出电流实际峰值；
IFZ为发出电流零漂值；
IFMAX为发出电流最大值；
步骤10315、求定标后的发出采样电流值IF'
IF'＝IFK(IF-IFZ)；
其中：IF′为发出采样电流值；
IF为定标前发出电流；
IFK为发出电流比例系数；IFZ为发出电流零漂值；
所述负载电流定标具体包括如下步骤：
步骤10321、将负载电流传感器连接至负载，采集负载电流信号，负载传感器输出端连接至负载电流信号调理电路；开启负载，产生一个交流周期性电流信号，用测试仪器测出该负载电流信号的实际峰值ILREL；
步骤10322、利用比较法计算出一个周期内的负载电流最大值ILMAX，负载电流最小值ILMIN；
步骤10323、求负载电流零漂值ILZ；
<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>Z</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>M</mi> <mi>I</mi> <mi>N</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow>
其中：ILZ为负载电流零漂值；
ILMAX为负载电流最大值；
ILMIN为负载电流最小值；
步骤10324、求负载电流比例系数ILK；
<mrow> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>K</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>R</mi> <mi>E</mi> <mi>L</mi> </mrow> </msub> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>I</mi> <mrow> <mi>L</mi> <mi>Z</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中：ILK为负载电流比例系数；
ILZ为负载电流零漂值；
ILMAX为负载电流最大值；
ILREL为负载电流信号的实际峰值；
步骤10325、求定标后的负载采样电流值IL′；
IL'＝ILK(IL-ILZ)；
其中：IL′为负载采样电流值；
IL为定标前电流；
ILK为负载电流比例系数；
ILZ为负载电流零漂值；
所述交流电压定标具体包括如下步骤：
步骤10331、测量有源电力滤波器的供电电压(UREL)；
步骤10332、用比较法计算出一个周期内的电压最大值(UMAX)，电压最小值(UMIN)；
步骤10333、根据下列公式求电压零漂值UZ；
<mrow> <msub> <mi>U</mi> <mi>Z</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mi>I</mi> <mi>N</mi> </mrow> </msub> <mo>)</mo> </mrow> <mn>2</mn> </mfrac> </mrow>
其中：UZ为电压零漂值；
UMAX为电压最大值；
UMIN电压最小值；
步骤10334、根据下列公式求电压比例系数(UK)；
<mrow> <msub> <mi>U</mi> <mi>K</mi> </msub> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <msqrt> <mn>2</mn> </msqrt> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>R</mi> <mi>E</mi> <mi>L</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mrow> <mo>(</mo> <msub> <mi>U</mi> <mrow> <mi>M</mi> <mi>A</mi> <mi>X</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>U</mi> <mi>Z</mi> </msub> <mo>)</mo> </mrow> </mfrac> </mrow>
其中：UK为电压比例系数；
UZ为电压零漂值；
UMAX为电压最大值；
UREL为有源电力滤波器供电电压；
步骤10335、求定标后的采样电压值(U')；
U'＝UK(U-UZ)
其中：U'为定标后的采样电压值；
U为定标前电压；
UK为电压比例系数；
UZ为电压零漂值；
所述直流侧电压定标具体包括如下步骤：
步骤10341、用调压器给定有源电力滤波器一个供电电压，记录此时直流侧电压采样值(x1)与直流侧电压实际值(y1)；
步骤10342、调节调压器，记录此时直流侧电压采样值(x2)与直流侧电压实际值(y2)；
步骤10343、求解方程y＝kx+b；
<mrow> <mi>k</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>y</mi> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>y</mi> <mn>2</mn> </mrow> <mrow> <mi>x</mi> <mn>1</mn> <mo>-</mo> <mi>x</mi> <mn>2</mn> </mrow> </mfrac> </mrow>
b＝y1－kx1
其中：y变量为定标后的直流侧电压，y1、y2分别为步骤10341和步骤10342中的直流侧电压实际值；
x变量为定标前的直流侧电压，x1、x2分别为步骤10341和步骤10342中的直流侧电压采样值；
k常量为直流侧电压比例系数；
b常量为直流侧电压零漂值；
步骤10344、求定标后的采样直流侧电压(UDC')
UDC'＝kUDC+b其中：UDC为定标前直流侧电压；
其中：UDC'为采样直流侧电压。
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