CN107782965A - 一种新型谐波电流检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种新型谐波电流检测方法，该方法是基于基于输入观测器理论的谐波电流检测方法，首先将被测电流信号和其各频率的分量作为状态量，构建线性时变的状态空间模型，然后，设计基于状态空间模型的观测器对未知状态变量进行在线观测，从而实现各频率分量的信息提取。本发明的新型电流谐波检测方法，克服了瞬时无功功率等检测方法只能测出总谐波电流的局限性，可以同时检测出各指定频次的谐波分量，并且具备检测速度快、精度高、动态跟踪性能和抗干扰性好等优点，具有良好的实用性，对APF谐波检测研究具有一定的参考价值。

Description

一种新型谐波电流检测方法
技术领域
本发明属于谐波电流检测领域，尤其涉及一种基于输入观测器理论的新型谐波电流检测方法。
背景技术
近年来，随着电力电子技术的不断发展，非线性负载( 如整流器、变频器等) 被大量使用，给电网带来大量的谐波污染。谐波污染不仅会造成各级电网和各种用电设备的损耗，还会引发各级保护误动等问题。根据IEEE 519—1922标准规定工业中总谐波失真率不能超过5% 。电力系统中谐波分量的快速、准确检测对电能质量的治理和谐波抑制与补偿具有十分重要的意义。有源电力滤波器(APF)作为一种抑制谐波污染、改善电能质量的有效装置，已成为人们研究的热点，在电气化铁路、电力系统、光伏并网等领域有着广泛应用。
针对谐波检测问题，特别是基波检测，国内外学者进行了大量研究，提出了很多方法。传统的方法及其改进算法可分为频域和时域两部分。频域谐波检测方法主要包括基于傅里叶分析的 FFT 检测法、基于小波变换的检测方法和滤波器法。时域谐波检测方法主要包括基于瞬时无功功率理论检测方法、基于 Ip-Iq 的检测方法。另外，还有很多智能检测算法，如神经网络自适应预测算法、BP神经网络、自适应基波提取方法、变步长的自适应检测等。
发明内容
本发明就是针对上述问题，提供了一种新型谐波电流检测方法，该方法是基于基于输入观测器理论的谐波电流检测方法，首先将被测电流信号和其各频率的分量作为状态量，构建线性时变的状态空间模型，然后，设计基于状态空间模型的观测器对未知状态变量进行在线观测，从而实现各频率分量的信息提取。
本发明采用的技术方案是，一种新型谐波电流检测方法，包括过零检测、调理电路、谐波检测、非线性负载。
所述过零检测，作用是采集电流信号、电网电压信号。将采集的被测电流信号送入积分环节，构成动态系统。再令传感器采集到的电网电压信号通过比较器对应一个周期的电网电压，输出占空比为 50% 的方波，输入到控制芯片，捕捉到方波的上升沿来确定该周期的角频率及消除相位累计误差。
所述的调理电路，作用是根据有源电力滤波器的补偿目的得出补偿电流的指令信号，再根据补偿电流的指令信号和实际补偿电流之间的相互关系，得出控制主电路各个器件通断的PWM信号。
所述的谐波检测，这是一种基于基于输入观测器理论的在线电流谐波检测方法，能够精确快速地检测出信号中各频率分量。
所述的非线性负载由三相二极管整流桥及其直流侧电阻构成。
本发明的有益效果是：本发明的新型电流谐波检测方法，克服了瞬时无功功率等检测方法只能测出总谐波电流的局限性，可以同时检测出各指定频次的谐波分量，并且具备检测速度快、精度高、动态跟踪性能和抗干扰性好等优点，具有良好的实用性，对APF谐波检测研究具有一定的参考价值。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步说明。本发明保护范围不仅局限于以下内容的表述。
图 1 是本发明电路原理框图。
具体实施方式
如图所示，本发明的新型谐波补偿方法，包括过零检测、调理电路、谐波检测、非线性负载。
所述过零检测，作用是采集电流信号、电网电压信号。将采集的被测电流信号送入积分环节，构成动态系统。再令传感器采集到的电网电压信号通过比较器对应一个周期的电网电压，输出占空比为 50% 的方波，输入到控制芯片，捕捉到方波的上升沿来确定该周期的角频率及消除相位累计误差。
所述的调理电路，作用是根据有源电力滤波器的补偿目的得出补偿电流的指令信号，再根据补偿电流的指令信号和实际补偿电流之间的相互关系，得出控制主电路各个器件通断的PWM信号。
所述的谐波检测，这是一种基于基于输入观测器理论的在线电流谐波检测方法，能够精确快速地检测出信号中各频率分量。未知的电流信号可分解为有限傅里叶级数的形式，将被测电流引入一个动态的积分环节，将该信号和各频率的分量作为新的状态量，构建了时变的状态空间模型。
所述的非线性负载由三相二极管整流桥及其直流侧电阻构成。由于电压与电流不成线性关系，在负载的投入、运行过程中，电压和电流的关系是经常变化的，以此产生谐波，作为谐波源。
以上关于本发明的具体描述，没有局限性，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本发明进行修改或等同替换，以达到相同的技术效果；只要满足使用需要，都在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种新型谐波电流检测方法，其特征在于：该方法是基于基于输入观测器理论的谐波电流检测方法，首先将被测电流信号和其各频率的分量作为状态量，构建线性时变的状态空间模型，然后，设计基于状态空间模型的观测器对未知状态变量进行在线观测，从而实现各频率分量的信息提取。
2.根据权利要求 1所述的新型谐波电流检测方法，其特征在于，所述过零检测，作用是采集电流信号、电网电压信号，将采集的被测电流信号送入积分环节，构成动态系统，再令传感器采集到的电网电压信号通过比较器对应一个周期的电网电压，输出占空比为 50%的方波，输入到控制芯片，捕捉到方波的上升沿来确定该周期的角频率及消除相位累计误差。
3.根据权利要求 1所述的新型谐波电流检测方法，其特征在于，所述的调理电路，作用是根据有源电力滤波器的补偿目的得出补偿电流的指令信号，再根据补偿电流的指令信号和实际补偿电流之间的相互关系，得出控制主电路各个器件通断的PWM信号。
4.根据权利要求 1所述的新型谐波电流检测方法，其特征在于，所述的谐波检测，这是一种基于基于输入观测器理论的在线电流谐波检测方法，能够精确快速地检测出信号中各频率分量。
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CN112098721A (zh) * 2020-08-13 2020-12-18 闽南理工学院 基于状态空间模型的谐波检测方法

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