CN107196301B - 一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法 - Google Patents

一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN107196301B
CN107196301B CN201710306729.5A CN201710306729A CN107196301B CN 107196301 B CN107196301 B CN 107196301B CN 201710306729 A CN201710306729 A CN 201710306729A CN 107196301 B CN107196301 B CN 107196301B
Authority
CN
China
Prior art keywords
component
current
coordinate system
rotating coordinate
nonlinear load
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201710306729.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107196301A (zh
Inventor
熊成林
马俊鹏
雷海
刁飞
张笛
葛兴来
宋文胜
冯晓云
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Southwest Jiaotong University
Original Assignee
Southwest Jiaotong University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Southwest Jiaotong University filed Critical Southwest Jiaotong University
Priority to CN201710306729.5A priority Critical patent/CN107196301B/zh
Publication of CN107196301A publication Critical patent/CN107196301A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107196301B publication Critical patent/CN107196301B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法，包括以下步骤：A、获取电网电压和非线性负载电流，将其进行变换得到静止坐标系相应电压分量和负载电流分量；B、通过等矢量变换下有功功率和无功功率计算公式计算非线性负载的瞬时功率；C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量；D、将步骤C中得到的电流滤波后得基波电流分量，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量；本发明以计算出dq旋转坐标系谐波电流的分量，从而为APF提供新型控制算法。

Description

一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法
技术领域
本发明涉及一种谐波电流计算方法，具体涉及一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法。
背景技术
自20世纪七十年代起，电网中的晶闸管、二极管整流器、变频器、电气化铁路及各种电力电子设备用量不断增加，这些设备相对于电网来说都是非线性和时变负载，从而导致电网的电能质量受到了严重影响，产生了诸如谐波污染、电压波动及不平衡等电能质量问题，因此，对电网进行谐波抑制进而提高电能质量已成为研究热点；有源滤波(ActivePower Filter，APF)装置作为一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置，凭借其实时性好、动态响应速度快、体积小、重量轻等特点，受到了广泛关注；其中，并联电压源型的有源电力滤波器凭借其优良的电气特性备受学术界关注，而谐波检测算法和电流控制系统的设计是有源电力滤波器研究的两大课题；三相三线制下的并联型有源滤波器，有源电力滤波器APF与非线性负载并联运行；其通过相应的谐波及功率检测控制，检测出负载电流中的谐波以及需要补充的无功，然后通过APF使其提供等值反相位的补偿电流ic，来消除非线性负载造成的谐波污染以及无功分量，从而达到使网侧电流正弦且与电压同相位的目的；由于网侧电流谐波频率远高于基频，采用传统的直接进行旋转变换会丢失谐波信息，因此APF通常无法全部在dq旋转坐标系下进行控制，传统的APF预测电流控制方法如图2所示；传统的APF控制方法包括两部分：(1)电流解耦控制部分，电流解耦控制部分用于实现APF直流侧电压稳定以及非线性负载产生无功功率的补偿，可以在dq旋转坐标系实现；(2)预测谐波电流控制，预测谐波电流控制部分实现非线性负载产生的谐波电流的抵消，传统方法只能在静止坐标系下实现；这两部分在叠加后产生最终的调制电压，实现APF的最终控制目标；可见传统APF控制方法无法实现dq旋转坐标系下谐波电流的计算。
发明内容
本发明提供一种dq旋转坐标系下的谐波电流计算方法。
本发明针对有源电力滤波器APF在电网电压不发生畸变的应用场合，可以为实现完全的dq电流解耦的APF控制提供可能。
本发明采用的技术方案是：一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法，包括以下步骤：
A、获取电网电压和非线性负载电流，将其进行变换得到静止坐标系相应电压分量和负载电流分量；
B、通过等矢量变换下有功功率和无功功率计算公式计算非线性负载的瞬时功率；
C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量；
D、将步骤C中得到的电流滤波后得基波电流分量，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量。
进一步的，所述电网包括三相电网和单相电网。
进一步的，三相系统情况下包括以下步骤：
A、获取电网电压ua、ub和三相非线性负载电流ila、ilb、ilc，将其进行三相-两相变换，得到αβ静止坐标系下的电压分量uα、uβ和负载电流分量ilα、ilβ；
B、根据等矢量变换下有功功率p和无功功率q计算非线性负载的瞬时功率，计算方法如下：
旋转变换得到dq旋转坐标系下的电压分量ud、uq：
式中：为电网电压相位角；
C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量ild、ilq：
式中：um为电压矢量幅值，
D、将步骤C中得到的电流滤波后得基波电流分量ildb、ilqb，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量ildh、ilqh：
进一步的，单相系统情况下包括以下步骤：
A、获取电网电压us和非线性负载电流il，分别将电压和电流平移90°得到αβ静止坐标系下的电压分量uα、uβ和负载电流分量ilα、ilβ；
B、根据等矢量变换下有功功率p和无功功率q计算非线性负载的瞬时功率，计算方法如下：
C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量ild、ilq：
式中：um为电压矢量幅值，
D、将步骤C中得到的电流滤波后得基波电流分量ildb、ilqb，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量ildh、ilqh：
本发明的有益效果是：
(1)本发明可实现dq旋转坐标系下谐波电流的分量计算；
(2)本发明为实现完全的dq电流解耦的APF控制提供可能。
附图说明
图1为三相三线制下的并联型有源滤波器的系统结构示意图。
图2为传统APF预测电流控制算法原理示意图。
图3为三相系统计算dq轴谐波电流的计算方法流程示意图。
图4为单相系统计算dq轴谐波电流的计算方法流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法，包括以下步骤：
A、获取电网电压和非线性负载电流，将其进行变换得到静止坐标系相应电压分量和负载电流分量；
B、通过等矢量变换下有功功率和无功功率计算公式计算非线性负载的瞬时功率；
C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量；
D、将步骤C中得到的电流滤波后得基波电流分量，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量。
实施例1
如图1和图3所示，三相系统情况下包括以下步骤：
A、获取电网电压ua、ub和三相非线性负载电流ila、ilb、ilc，将其进行三相-两相变换，得到αβ静止坐标系下的电压分量uα、uβ和负载电流分量ilα、ilβ；
B、根据等矢量变换下有功功率p和无功功率q计算非线性负载的瞬时功率，计算方法如下：
利用锁相环获得电网电压相位角静止坐标系电压uα、uβ通过旋转变换得到dq旋转坐标系下的电压分量ud、uq：
式中：为电网电压相位角；
C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量ild、ilq：
式中：um为电压矢量幅值，
D、将步骤C中得到的电流滤波后得基波电流分量ildb、ilqb，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量ildh、ilqh：
下面介绍实施例1的硬件实现，在三相三线制下的并联型有源滤波器的系统中，电源通过线路阻抗为非线性负载供电，APF与非线性负载并联运行；本发明是位于核心控制器并结合相应的传感器实现的，电压传感器负责采集电压信号ua、ub、uc，并输入至控制器模拟数字转换口，将模拟信号转换为数字信号；电压传感器信号为锁相环的输入信号，利用锁相环获取电网侧电压的相位信息；电流传感器获取非线性负载的电流信息ila、ilb、ilc，在核心控制器内编写锁相环的代码(可采用常规的锁相环、基于SOGI的锁相环等等)，并利用功率守恒的原理，计算出非线性负载dq旋转坐标系下的电流分量，进而得到非线性负载谐波电流的dq轴分量。
实施例2
单相系统情况下包括以下步骤：
A、获取电网电压us和非线性负载电流il，分别将电压和电流平移90°得到αβ静止坐标系下的电压分量uα、uβ和负载电流分量ilα、ilβ；通过传感器采集电网电压信号us和非线性负载电流il；
B、根据等矢量变换下有功功率p和无功功率q计算非线性负载的瞬时功率，计算方法如下：
C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量ild、ilq：
式中：um为电压矢量幅值，
D、将步骤C中得到的电流滤波后得基波电流分量ildb、ilqb，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量ildh、ilqh：
本发明在电网电压没有畸变的环境中，控制系统通过电压传感器获得电网电压信息及相位信息，利用电流传感器获得非线性负载电流信号，然后利用不同坐标系下功率守恒，计算出非线性负载dq坐标系下的电流分量，进而得到dq坐标系下的谐波电流分量；可以计算出dq旋转坐标系谐波电流的分量，从而为APF提供新型控制算法。

Claims (2)

1.一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、获取电网电压和非线性负载电流，将其进行变换得到静止坐标系相应电压分量和负载电流分量；
B、通过等矢量变换下有功功率和无功功率计算公式计算非线性负载的瞬时功率；
C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量；
D、将步骤C中得到的电流滤波后得到基波电流分量，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量；
所述电网包括三相电网和单相电网；
三相系统情况下包括以下步骤：
A、获取电网电压ua、ub和三相非线性负载电流ila、ilb、ilc，将其进行三相-两相变换，得到αβ静止坐标系下的电压分量uα、uβ和负载电流分量ilα、ilβ；
B、根据等矢量变换下有功功率p和无功功率q计算非线性负载的瞬时功率，计算方法如下：
旋转变换得到dq旋转坐标系下的电压分量ud、uq：
式中：为电网电压相位角；
C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量ild、ilq：
式中：um为电压矢量幅值，
D、将步骤C中得到的电流滤波后得到基波电流分量ildb、ilqb，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量ildh、ilqh：
2.根据权利要求1所述的一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法，其特征在于，单相系统情况下包括以下步骤：
A、获取电网电压us和非线性负载电流il，分别将电压和电流平移90°得到αβ静止坐标系下的电压分量uα、uβ和负载电流分量ilα、ilβ；
B、根据等矢量变换下有功功率p和无功功率q计算非线性负载的瞬时功率，计算方法如下：
C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量ild、ilq：
式中：um为电压矢量幅值，
D、将步骤C中得到的电流滤波后得基波电流分量ildb、ilqb，非线性负载电流的dq旋转坐标系分量分别减去基波电流分量即可得到dq旋转坐标系下谐波电流分量ildh、ilqh：
CN201710306729.5A 2017-05-04 2017-05-04 一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法 Expired - Fee Related CN107196301B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710306729.5A CN107196301B (zh) 2017-05-04 2017-05-04 一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710306729.5A CN107196301B (zh) 2017-05-04 2017-05-04 一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107196301A CN107196301A (zh) 2017-09-22
CN107196301B true CN107196301B (zh) 2019-10-11

Family

ID=59873480

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710306729.5A Expired - Fee Related CN107196301B (zh) 2017-05-04 2017-05-04 一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107196301B (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108306294B (zh) * 2018-02-27 2021-11-26 杭州电力设备制造有限公司 一种电流谐波的缓解方法
CN110137978A (zh) * 2019-05-07 2019-08-16 西安工业大学 一种基于广义二阶积分的无功补偿并网控制方法
CN111222093B (zh) * 2020-01-16 2023-10-13 大连地铁集团有限公司 用于电能质量控制器的计算负载预测电流装置及其方法
CN111999558A (zh) * 2020-07-08 2020-11-27 中国人民解放军94625部队 一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法
CN112526211A (zh) * 2020-12-31 2021-03-19 海南师范大学 一种动态测量非线性负载阻抗的方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101055994A (zh) * 2007-03-09 2007-10-17 中国科学院电工研究所 并网发电和电网电力有源滤波的统一控制方法
CN104795822A (zh) * 2015-03-26 2015-07-22 西南交通大学 兼具无功补偿的指定次谐波检测及其补偿方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101055994A (zh) * 2007-03-09 2007-10-17 中国科学院电工研究所 并网发电和电网电力有源滤波的统一控制方法
CN104795822A (zh) * 2015-03-26 2015-07-22 西南交通大学 兼具无功补偿的指定次谐波检测及其补偿方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107196301A (zh) 2017-09-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107196301B (zh) 一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法
CN107257136B (zh) 并网变流器输出锁相环系统及控制方法
CN106532736B (zh) 基于改进瞬时对称分量法的svg负序零序电流补偿方法
CN106451466B (zh) 基于统一电能质量调节器的电网电能质量控制系统及方法
CN102118028B (zh) 一种三相lcl型并网逆变器电流谐波抑制控制方法
CN105743091B (zh) 一种有源电力滤波器的双环解耦控制方法
CN110048423A (zh) 一种免疫电网电压谐波干扰的电流控制方法
WO2014134763A1 (zh) Pcs电压频率控制系统及控制方法
CN108306295A (zh) 自适应比例谐振控制有源电力滤波器
CN109193707A (zh) 基于虚拟同步发电机的负序电压补偿双环控制方法及系统
CN109245571A (zh) 一种基于优化参数及注入阻尼的无源控制系统及方法
Hu et al. New active damping strategy for LCL-filter-based grid-connected inverters with harmonics compensation
CN108599257A (zh) 一种适用于高锁相环带宽的电流控制方法
CN109406854A (zh) 单相有源滤波器的谐波指令电流获取方法、装置及设备
CN112165264B (zh) 一种抑制三相vienna整流器电流波形畸变的方法
CN103259290A (zh) 一种无锁相环的双馈发电机网侧变流器直接电压控制方法
Chen A control strategy of islanded microgrid with nonlinear load for harmonic suppression
CN106533239B (zh) 具有自适应限流功能的三相四桥臂并网逆变器控制方法
CN104065091B (zh) 具有完全apf功能的静止无功发生器
CN105811419B (zh) 一种精确抑制电网谐波的控制方法
CN108879718A (zh) 单向可控整流器并联实现静止无功补偿的方式及控制策略
CN108336921B (zh) 一种单相逆变器的谐波电流抑制方法
Laggoun et al. Dual Virtual Flux-based Direct Power Control for rectifier under harmonically distorted voltage condition
CN110557037A (zh) 一种单相pwm整流器的直接电流控制方法
Wang et al. A new high control precision active power filter

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20191011

Termination date: 20210504