CN108288857A - 一种双谐振型三相有源电力滤波器、控制方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双谐振型三相有源电力滤波器、控制方法及装置，解决了现有技术中，无源电力滤波器由电抗器、电容器和电阻器构成，在实现补偿无功的同时，往往兼顾着抑制特定次谐波电流的功能，虽然该无源电力滤波器结构简单成本低，但是由于受电网频率波动和其他负载的影响较大，会导致滤波器失谐，大大影响其性能的技术问题；有源电力滤波器是一种动态补偿谐波电流的装置，可以补偿所有的谐波电流也补偿特定次谐波电流，但是有源电力滤波器由于受电力电子功率器件工作电压的限制，随着容量的增大，成本也会变的很高，因此有源电力滤波器存在着不适用于高压系统的技术问题。

Description

一种双谐振型三相有源电力滤波器、控制方法及装置

技术领域

本发明涉及电力电子控制领域，尤其涉及一种双谐振型三相有源电力滤波器、控制方法及装置。

背景技术

目前，电力电子设备正朝着集成化、大容量、高频化、高效率的方向发展，被广泛应用于各个领域，但是电力电子设备在使用的过程中由于其工作在高频开关状态且具有非线性特征，因此工作时会产生大量的谐波及无功分量，从而对电网造成严重的污染，导致电能质量下降，严重时会造成继电保护装置误动、电气设备故障和事故。

为了降低电网谐波污染造成的危害，常用无源电力滤波器和有源电力滤波器，无源电力滤波器由电抗器、电容器和电阻器构成，在实现补偿无功的同时，往往兼顾着抑制特定次谐波电流的功能，虽然该无源电力滤波器结构简单成本低，但是由于受电网频率波动和其他负载的影响较大，会导致滤波器失谐，大大影响其性能的技术问题；有源电力滤波器是一种动态补偿谐波电流的装置，可以补偿所有的谐波电流也补偿特定次谐波电流，但是有源电力滤波器由于受电力电子功率器件工作电压的限制，随着容量的增大，成本也会变的很高，因此有源电力滤波器存在着不适用于高压系统的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种双谐振型三相有源电力滤波器、控制方法及装置，用于解决现有技术中，无源电力滤波器由电抗器、电容器和电阻器构成，在实现补偿无功的同时，往往兼顾着抑制特定次谐波电流的功能，虽然该无源电力滤波器结构简单成本低，但是由于受电网频率波动和其他负载的影响较大，会导致滤波器失谐，大大影响其性能的技术问题；有源电力滤波器是一种动态补偿谐波电流的装置，可以补偿所有的谐波电流也补偿特定次谐波电流，但是有源电力滤波器由于受电力电子功率器件工作电压的限制，随着容量的增大，成本也会变的很高，因此有源电力滤波器存在着不适用于高压系统的技术问题。

本发明提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器，所述双谐振型三相有源电力滤波器的拓扑结构为三相对称结构，所述双谐振型三相有源电力滤波器包括：

LC滤波电路、第二电感、第二电容、第三电感和全控型电压逆变器；

所述全控型电压逆变器的交流侧与所述LC滤波电路的一侧电连接；

所述LC滤波电路的另一侧与所述第三电感的一侧电连接；

所述第二电感和所述第二电容并联后的一侧与所述第三电感的另一侧电连接；

所述第二电感和所述第二电容并联后的另一侧与电网的三相电路电连接。

优选地，所述LC滤波电路具体包括：

第一电感和第一电容；

所述第一电感和所述第一电容串联。

优选地，所述电网的三相电路具体包括：

交流电源、线路电感和非线性负载；

所述交流电源与所述线路电感的一侧电连接，所述第二电感和所述第二电容并联后的另一侧分别与所述线路电感的另一侧和所述非线性负载电连接。

本发明提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器控制方法，基于上述所述的双谐振型三相有源电力滤波器，包括：

确定所述第二电感和所述第二电容的并联谐振频率；

根据所述并联谐振频率、第一电路谐振条件公式和第二电容的耐压值确定第二电感的电感值和所述第二电容的电容值；

获取到预设次数谐波频率f₅，并根据所述预设次数谐波频率、所述第二电感的电感值和所述第二电容的电容值通过第一预设公式计算特定电容值C₅，根据所述特定电容值C₅通过第二电路谐振条件公式计算所述第三电感的电感值；

所述第一预设公式具体为：

获取到三相电路的第一相相位值，根据所述第一相相位值计算基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值；

基于abc-dq坐标系和dq-abc坐标系将所述基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值进行坐标变换，得到基波旋转变换矩阵和预设次数旋转变换矩阵；

检测三相电路的三相负载电流i_La、i_Lb和i_Lc，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的负载电流i_Ld和i_Lq；

检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的第三电感电流i_2d和i_2q；

获取到i_Ld和i_2d的第一差值以及i_Lq和i_2q的第二差值，将所述第一差值和所述第二差值通过低通滤波器得到预设次数谐波的指令电流与实际的预设次数谐波电流的差值和

将和通过PI控制器获取到预设次数谐波dq轴下的指令电压信号U_rd5和U_rq5；

将U_rd5和U_rq5变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd5和U_βq5；

获取到所述全控型电压逆变器直流侧电压期望值U_ref与直流侧电压实际值U_dc的第三差值，将所述第三差值通过PI控制器获得电压环的基波旋转坐标系下q轴的电流指令值和d轴的电流指令值

检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述基波旋转坐标系变换矩阵获取到dq轴上的电流i_2d1和i_2q1，电流i_2d1和i_2q1通过低通滤波器得到直流量和

获取到和的第四差值以及和的第五差值，将所述第四差值和所述第五差值通过PI调节器分别获得控制逆变器直流侧电压基波旋转坐标系下d1轴的电压控制量U_rd和q1轴的电压控制量U_rq1；

将U_rd和U_rq1变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd1和U_βq；

确定U_αd5和I_αd1的第一加和值以及U_βq5和U_βq1的第二加和值为所述全控型电压逆变器交流侧输出的总控制电压。

优选地，所述第一电路谐振公式为：

优选地，所述第二电路谐振条件公式具体为：

本发明提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器控制装置，基于上述所述的双谐振型三相有源电力滤波器，包括：

第一确定模块，用于确定所述第二电感和所述第二电容的并联谐振频率；

第二确定模块，用于根据所述并联谐振频率、第一电路谐振条件公式和第二电容的耐压值确定第二电感的电感值和所述第二电容的电容值；

第一获取计算模块，用于获取到预设次数谐波频率f₅，并根据所述预设次数谐波频率、所述第二电感的电感值和所述第二电容的电容值通过第一预设公式计算特定电容值C₅，根据所述特定电容值C₅通过第二电路谐振条件公式计算所述第三电感的电感值；

所述第一预设公式具体为：

第二获取计算模块，用于获取到三相电路的第一相相位值，根据所述第一相相位值计算基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值；

第一变换模块，用于基于abc-dq坐标系和dq-abc坐标系将所述基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值进行坐标变换，得到基波旋转变换矩阵和预设次数旋转变换矩阵；

第一检测获取模块，用于检测三相电路的三相负载电流i_La、i_Lb和i_Lc，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的负载电流i_Ld和i_Lq；

第二检测获取模块，用于检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到d_q轴上的第三电感电流i_2d和i_2q；

第一获取模块，用于获取到i_Ld和i_2d的第一差值以及i_Lq和i_2q的第二差值，将所述第一差值和所述第二差值通过低通滤波器得到预设次数谐波的指令电流与实际的预设次数谐波电流的差值和

第二获取模块，用于将和通过PI控制器获取到预设次数谐波dq轴下的指令电压信号U_rd5和U_rq5；

第二变换模块，用于将U_rd和U_rq5变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd和U_βq；

第三获取计算模块，用于获取到所述全控型电压逆变器直流侧电压期望值U_ref与直流侧电压实际值U_dc的第三差值，将所述第三差值通过PI控制器获得电压环的基波旋转坐标系下q轴的电流指令值和d轴的电流指令值

第三检测获取模块，用于检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述基波旋转坐标系变换矩阵获取到dq轴上的电流i_2d1和i_2q1，电流i_2d1和i_2q1通过低通滤波器得到直流量和

第四检测获取模块，用于获取到和的第四差值以及和的第五差值，将所述第四差值和所述第五差值通过PI调节器分别获得控制逆变器直流侧电压基波旋转坐标系下d1轴的电压控制量U_rd1和q1轴的电压控制量U_rq1；

第三变换模块，用于将U_rd1和U_rq1变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd和U_βq1；

第三确定模块，用于确定U_αd5和U_αd1的第一加和值以及U_βq和U_βq1的第二加和值为所述全控型电压逆变器交流侧输出的总控制电压。

优选地，所述第一电路谐振公式为：

优选地，所述第二电路谐振条件公式具体为：

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器，所述双谐振型三相有源电力滤波器的拓扑结构为三相对称结构，所述双谐振型三相有源电力滤波器包括：LC滤波电路、第二电感、第二电容、第三电感和全控型电压逆变器；所述全控型电压逆变器的交流侧与所述LC滤波电路的一侧电连接；所述LC滤波电路的另一侧与所述第三电感的一侧电连接；所述第二电感和所述第二电容并联后的一侧与所述第三电感的另一侧电连接；所述第二电感和所述第二电容并联后的另一侧与电网的三相电路电连接。

本发明中，通过基于双谐振型三相有源电力滤波器的拓扑结构，包括输出滤波电感L₁、并联电容C₁、L₂和C₂组成的并联谐振、L₃与并联谐振组成的特定次谐波处谐振、全控型电压逆变器,基波附近的并联谐振主要承担绝大多数的基波电压和基波电流，可有效降低有源滤波器部分的容量，从而可以省去耦合变压器以及降低全控型电压逆变器部分的开关器件所承受的电压，解决了现有技术中，无源电力滤波器由电抗器、电容器和电阻器构成，在实现补偿无功的同时，往往兼顾着抑制特定次谐波电流的功能，虽然该无源电力滤波器结构简单成本低，但是由于受电网频率波动和其他负载的影响较大，会导致滤波器失谐，大大影响其性能的技术问题；有源电力滤波器是一种动态补偿谐波电流的装置，可以补偿所有的谐波电流也补偿特定次谐波电流，但是有源电力滤波器由于受电力电子功率器件工作电压的限制，随着容量的增大，成本也会变的很高，因此有源电力滤波器存在着不适用于高压系统的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器的一个实施例的结构示意图；

图2为本发明提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器控制方法的一个实施例的流程示意图；

图3为本发明提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器控制装置的一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例提供了一种双谐振型三相有源电力滤波器、控制方法及装置，解决了现有技术中，无源电力滤波器由电抗器、电容器和电阻器构成，在实现补偿无功的同时，往往兼顾着抑制特定次谐波电流的功能，虽然该无源电力滤波器结构简单成本低，但是由于受电网频率波动和其他负载的影响较大，会导致滤波器失谐，大大影响其性能的技术问题；有源电力滤波器是一种动态补偿谐波电流的装置，可以补偿所有的谐波电流也补偿特定次谐波电流，但是有源电力滤波器由于受电力电子功率器件工作电压的限制，随着容量的增大，成本也会变的很高，因此有源电力滤波器存在着不适用于高压系统的技术问题。

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1，本发明实施例提供了一种双谐振型三相有源电力滤波器的一个实施例，所述双谐振型三相有源电力滤波器的拓扑结构为三相对称结构，所述双谐振型三相有源电力滤波器包括：

LC滤波电路、第二电感L₂、第二电容C₂、第三电感L₃和全控型电压逆变器；

所述全控型电压逆变器的交流侧与所述LC滤波电路的一侧电连接；

所述LC滤波电路的另一侧与所述第三电感L₃的一侧电连接；

所述第二电感L₂和所述第二电容C₂并联后的一侧与所述第三电感L₃的另一侧电连接；

所述第二电感L₂和所述第二电容C₂并联后的另一侧与电网的三相电路电连接。

可选地，所述LC滤波电路具体包括：

第一电感L₁和第一电容C₁；

所述第一电感L₁和所述第一电容C₁串联。

可选地，所述电网的三相电路具体包括：

交流电源O_S、线路电感L_S和非线性负载；

所述交流电源与所述线路电感L_S的一侧电连接，所述第二电感L₂和所述第二电容C₂并联后的另一侧分别与所述线路电感L_S的另一侧和所述非线性负载电连接。

本发明实施例提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器，所述双谐振型三相有源电力滤波器的拓扑结构为三相对称结构，所述双谐振型三相有源电力滤波器包括：LC滤波电路、第二电感L₂、第二电容C₂、第三电感L₃和全控型电压逆变器；所述全控型电压逆变器的交流侧与所述LC滤波电路的一侧电连接；所述LC滤波电路的另一侧与所述第三电感L₃的一侧电连接；所述第二电感L₂和所述第二电容C₂并联后的一侧与所述第三电感L₃的另一侧电连接；所述第二电感L₂和所述第二电容C₂并联后的另一侧与电网的三相电路电连接，通过基于双谐振型三相有源电力滤波器的拓扑结构，包括输出滤波电感L₁、并联电容C₁、L₂和C₂组成的并联谐振、L₃与并联谐振组成的特定次谐波处谐振、全控型电压逆变器,基波附近的并联谐振主要承担绝大多数的基波电压和基波电流，可有效降低有源滤波器部分的容量，从而可以省去耦合变压器以及降低全控型电压逆变器部分的开关器件所承受的电压，解决了现有技术中，无源电力滤波器由电抗器、电容器和电阻器构成，在实现补偿无功的同时，往往兼顾着抑制特定次谐波电流的功能，虽然该无源电力滤波器结构简单成本低，但是由于受电网频率波动和其他负载的影响较大，会导致滤波器失谐，大大影响其性能的技术问题；有源电力滤波器是一种动态补偿谐波电流的装置，可以补偿所有的谐波电流也补偿特定次谐波电流，但是有源电力滤波器由于受电力电子功率器件工作电压的限制，随着容量的增大，成本也会变的很高，因此有源电力滤波器存在着不适用于高压系统的技术问题。

以上是对一种双谐振型三相有源电力滤波器的一个实施例进行的描述，下面将对一种双谐振型三相有源电力滤波器控制方法的另一个实施例进行详细的描述。

本发明实施例提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器控制方法，基于上述所述的双谐振型三相有源电力滤波器，包括：

S101：确定所述第二电感L₂和所述第二电容C₂的并联谐振频率；

本发明实施例中，当需要进行双谐振型三相有源电力滤波器控制时，需要确定所述第二电感L₂和所述第二电容C₂的并联谐振频率；

S102：根据所述并联谐振频率、第一电路谐振条件公式和第二电容C₂的耐压值确定第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值；

在确定所述第二电感L₂和所述第二电容C₂的并联谐振频率之后，需要根据所述并联谐振频率、第一电路谐振条件公式和第二电容的耐压值确定第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值；

可选地，所述第一电路谐振公式为：

S103：获取到预设次数谐波频率f₅，并根据所述预设次数谐波频率、所述第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值通过第一预设公式计算特定电容值C₅，根据所述特定电容值C₅通过第二电路谐振条件公式计算所述第三电感L₃的电感值；

所述第一预设公式具体为：

在根据所述并联谐振频率、第一电路谐振条件公式和第二电容C₂的耐压值确定第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值之后，需要获取到预设次数谐波频率f₅，并根据所述预设次数谐波频率、所述第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值通过第一预设公式计算特定电容值C₅，根据所述特定电容值C₅通过第二电路谐振条件公式计算所述第三电感L₃的电感值；

可选地，所述第二电路谐振条件公式具体为：

S104：获取到三相电路的第一相相位值，根据所述第一相相位值计算基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值；

在获取到预设次数谐波频率f₅，并根据所述预设次数谐波频率、所述第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值通过第一预设公式计算特定电容值C₅，根据所述特定电容值C₅通过第二电路谐振条件公式计算所述第三电感L₃的电感值之后，需要获取到三相电路的第一相相位值，根据所述第一相相位值计算基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值；

S105：基于abc-dq坐标系和dq-abc坐标系将所述基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值进行坐标变换，得到基波旋转变换矩阵和预设次数旋转变换矩阵；

在获取到三相电路的第一相相位值，根据所述第一相相位值计算基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值之后，需要基于abc-dq坐标系和dq-abc坐标系将所述基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值进行坐标变换，得到基波旋转变换矩阵和预设次数旋转变换矩阵；

S106：检测三相电路的三相负载电流i_La、i_Lb和i_Lc，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的负载电流i_Ld和i_Lq；

在基于abc-dq坐标系和dq-abc坐标系将所述基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值进行坐标变换，得到基波旋转变换矩阵和预设次数旋转变换矩阵之后，需要检测三相电路的三相负载电流i_La、i_Lb和i_Lc，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的负载电流i_Ld和i_Lq；

S107：检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的第三电感电流i_2d和i_2q；

在检测三相电路的三相负载电流i_La、i_Lb和i_Lc，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的负载电流i_Ld和i_Lq之后，需要检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的第三电感电流i_2d和i_2q；

S108：获取到i_Ld和i_2d的第一差值以及i_Lq和i_2q的第二差值，将所述第一差值和所述第二差值通过低通滤波器得到预设次数谐波的指令电流与实际的预设次数谐波电流的差值和

在检测第三电感L₃的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的第三电感L₃电流i_2d和i_2q之后，需要获取到i_Ld和i_2d的第一差值以及i_Lq和i_2q的第二差值，将所述第一差值和所述第二差值通过低通滤波器得到预设次数谐波的指令电流与实际的预设次数谐波电流的差值和

S109：将和通过PI控制器获取到预设次数谐波dq轴下的指令电压信号U_rd5和U_rq5；

在获取到i_Ld和i_2d的第一差值以及i_Lq和i_2q的第二差值，将所述第一差值和所述第二差值通过低通滤波器得到预设次数谐波的指令电流与实际的预设次数谐波电流的差值和之后，需要将和通过PI控制器获取到预设次数谐波dq轴下的指令电压信号U_rd5和U_rq5；

S110：将U_rd5和U_rq5变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd5和U_βq5；

在将和通过PI控制器获取到预设次数谐波dq轴下的指令电压信号U_rd5和U_rq5之后，需要将U_rd5和U_rq5变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd5和U_βq5；

S111：获取到所述全控型电压逆变器直流侧电压期望值U_ref与直流侧电压实际值U_dc的第三差值，将所述第三差值通过PI控制器获得电压环的基波旋转坐标系下q轴的电流指令值和d轴的电流指令值

在将U_rd5和U_rq5变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd5和U_βq5之后，需要获取到所述全控型电压逆变器直流侧电压期望值U_ref与直流侧电压实际值U_dc的第三差值，将所述第三差值通过PI控制器获得电压环的基波旋转坐标系下q轴的电流指令值和d轴的电流指令值

S112：检测第三电感L₃的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述基波旋转坐标系变换矩阵获取到dq轴上的电流i_2d1和i_2q1，电流i_2d1和i_2q1通过低通滤波器得到直流量和

在获取到所述全控型电压逆变器直流侧电压期望值U_ref与直流侧电压实际值U_dc的第三差值，将所述第三差值通过PI控制器获得电压环的基波旋转坐标系下q轴的电流指令值和d轴的电流指令值之后，需要检测第三电感L₃的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述基波旋转坐标系变换矩阵获取到dq轴上的电流i_2d1和i_2q1，电流i_2d1和i_2q1通过低通滤波器得到直流量和

S113：获取到和的第四差值以及和的第五差值，将所述第四差值和所述第五差值通过PI调节器分别获得控制逆变器直流侧电压基波旋转坐标系下d1轴的电压控制量U_rd1和q1轴的电压控制量U_rq1；

在检测第三电感L₃的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述基波旋转坐标系变换矩阵获取到dq轴上的电流i_2d1和i_2q1，电流i_2d1和i_2q1通过低通滤波器得到直流量和之后，需要获取到和的第四差值以及和的第五差值，将所述第四差值和所述第五差值通过PI调节器分别获得控制逆变器直流侧电压基波旋转坐标系下d1轴的电压控制量U_rd1和q1轴的电压控制量U_rq1；

S114：将U_rd1和U_rq1变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd1和U_βq1；

在获取到和的第四差值以及和的第五差值，将所述第四差值和所述第五差值通过PI调节器分别获得控制逆变器直流侧电压基波旋转坐标系下d1轴的电压控制量U_rd1和q1轴的电压控制量U_rq之后，需要将U_rd1和U_rq1变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd1和U_βq1；

S115：确定U_αd5和U_αd1的第一加和值以及U_βq5和U_βq1的第二加和值为所述全控型电压逆变器交流侧输出的总控制电压；

在将U_rd1和U_rq1变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd1和U_βq1之后，需要确定U_αd5和U_αd1的第一加和值以及U_βq5和U_βq1的第二加和值为所述全控型电压逆变器交流侧输出的总控制电压；

本发明实施例提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器控制方法，包括：确定所述第二电感L₂和所述第二电容C₂的并联谐振频率；根据所述并联谐振频率、第一电路谐振条件公式和第二电容的耐压值确定第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值；获取到预设次数谐波频率f₅，并根据所述预设次数谐波频率、所述第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值通过第一预设公式计算特定电容值C₅，根据所述特定电容值C₅通过第二电路谐振条件公式计算所述第三电感L₃的电感值；获取到三相电路的第一相相位值，根据所述第一相相位值计算基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值；基于abc-dq坐标系和dq-abc坐标系将所述基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值进行坐标变换，得到基波旋转变换矩阵和预设次数旋转变换矩阵；检测三相电路的三相负载电流i_La、i_Lb和i_Lc，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的负载电流i_Ld和i_Lq；检测第三电感L₃的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的第三电感电流i_2d和i_2q；获取到i_Ld和i_2d的第一差值以及i_Lq和i_2q的第二差值，将所述第一差值和所述第二差值通过低通滤波器得到预设次数谐波的指令电流与实际的预设次数谐波电流的差值和将和通过PI控制器获取到预设次数谐波dq轴下的指令电压信号U_rd5和U_rq5；将U_rd5和U_rq5变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd5和U_βq5；获取到所述全控型电压逆变器直流侧电压期望值U_ref与直流侧电压实际值U_dc的第三差值，将所述第三差值通过PI控制器获得电压环的基波旋转坐标系下q轴的电流指令值和d轴的电流指令值检测第三电感L₃的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述基波旋转坐标系变换矩阵获取到dq轴上的电流i_2d1和i_2q1，电流i_2d1和i_2q1通过低通滤波器得到直流量和获取到和的第四差值以及和的第五差值，将所述第四差值和所述第五差值通过PI调节器分别获得控制逆变器直流侧电压基波旋转坐标系下d1轴的电压控制量U_rd1和q1轴的电压控制量U_rq1；将U_rd1和U_rq1变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd1和U_βq1；确定U_αd5和U_αd1的第一加和值以及U_βq和U_βq的第二加和值为所述全控型电压逆变器交流侧输出的总控制电压，通过基于双谐振型三相有源电力滤波器的拓扑结构，包括输出滤波电感L₁、并联电容C₁、L₂和C₂组成的并联谐振、L₃与并联谐振组成的特定次谐波处谐振、全控型电压逆变器,基波附近的并联谐振主要承担绝大多数的基波电压和基波电流，可有效降低有源滤波器部分的容量，从而可以省去耦合变压器以及降低全控型电压逆变器部分的开关器件所承受的电压，解决了现有技术中，无源电力滤波器由电抗器、电容器和电阻器构成，在实现补偿无功的同时，往往兼顾着抑制特定次谐波电流的功能，虽然该无源电力滤波器结构简单成本低，但是由于受电网频率波动和其他负载的影响较大，会导致滤波器失谐，大大影响其性能的技术问题；有源电力滤波器是一种动态补偿谐波电流的装置，可以补偿所有的谐波电流也补偿特定次谐波电流，但是有源电力滤波器由于受电力电子功率器件工作电压的限制，随着容量的增大，成本也会变的很高，因此有源电力滤波器存在着不适用于高压系统的技术问题。

以上是对一种双谐振型三相有源电力滤波器控制方法的一个实施例进行的描述，下面将对一种双谐振型三相有源电力滤波器控制装置的一个实施例进行详细的描述。

参照图3，本发明提供的一种双谐振型三相有源电力滤波器控制装置的一个实施例，基于上述所述的双谐振型三相有源电力滤波器，包括：

第一确定模块201，用于确定所述第二电感L₂和所述第二电容C₂的并联谐振频率；

第二确定模块202，用于根据所述并联谐振频率、第一电路谐振条件公式和第二电容的耐压值确定第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值；

第一获取计算模块203，用于获取到预设次数谐波频率f₅，并根据所述预设次数谐波频率、所述第二电感L₂的电感值和所述第二电容C₂的电容值通过第一预设公式计算特定电容值C₅，根据所述特定电容值C₅通过第二电路谐振条件公式计算所述第三电感L₃的电感值；

所述第一预设公式具体为：

第二获取计算模块204，用于获取到三相电路的第一相相位值，根据所述第一相相位值计算基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值；

第一变换模块205，用于基于abc-dq坐标系和dq-abc坐标系将所述基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值进行坐标变换，得到基波旋转变换矩阵和预设次数旋转变换矩阵；

第一检测获取模块206，用于检测三相电路的三相负载电流i_La、i_Lb和i_Lc，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的负载电流i_Ld和i_Lq；

第二检测获取模块207，用于检测第三电感L₃的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的第三电感电流i_2d和i_2q；

第一获取模块208，用于获取到i_Ld和i_2d的第一差值以及i_Lq和i_2q的第二差值，将所述第一差值和所述第二差值通过低通滤波器得到预设次数谐波的指令电流与实际的预设次数谐波电流的差值和

第二获取模块209，用于将和通过PI控制器获取到预设次数谐波dq轴下的指令电压信号U_rd5和U_rq5；

第二变换模块210，用于将U_rd5和U_rq5变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd5和U_βq；

第三获取计算模块211，用于获取到所述全控型电压逆变器直流侧电压期望值U_ref与直流侧电压实际值U_dc的第三差值，将所述第三差值通过PI控制器获得电压环的基波旋转坐标系下q轴的电流指令值和d轴的电流指令值

第三检测获取模块212，用于检测第三电感L₃的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述基波旋转坐标系变换矩阵获取到dq轴上的电流i_2d1和i_2q1，电流i_2d1和i_2q1通过低通滤波器得到直流量和

第四检测获取模块213，用于获取到和的第四差值以及和的第五差值，将所述第四差值和所述第五差值通过PI调节器分别获得控制逆变器直流侧电压基波旋转坐标系下d1轴的电压控制量U_rd1和q1轴的电压控制量U_rq1；

第三变换模块214，用于将U_rd1和U_rq1变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd1和U_βq1；

第三确定模块215，用于确定U_αd5和U_αd1的第一加和值以及U_βq5和U_βq1的第二加和值为所述全控型电压逆变器交流侧输出的总控制电压；

可选地，所述第一电路谐振公式为：

可选地，所述第二电路谐振条件公式具体为：

本实施例中的具体实施方式已在上述实施例中说明，这里不再赘述。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，上述描述的系统，系统和模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的模块和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的模块实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种双谐振型三相有源电力滤波器，其特点在于，所述双谐振型三相有源电力滤波器的拓扑结构为三相对称结构，所述双谐振型三相有源电力滤波器包括：

LC滤波电路、第二电感、第二电容、第三电感和全控型电压逆变器；

所述全控型电压逆变器的交流侧与所述LC滤波电路的一侧电连接；

所述LC滤波电路的另一侧与所述第三电感的一侧电连接；

所述第二电感和所述第二电容并联后的一侧与所述第三电感的另一侧电连接；

所述第二电感和所述第二电容并联后的另一侧与电网的三相电路电连接。

2.根据权利要求1所述的双谐振型三相有源电力滤波器，其特征在于，所述LC滤波电路具体包括：

第一电感和第一电容；

所述第一电感和所述第一电容串联。

3.根据权利要求2所述的双谐振型三相有源电力滤波器，其特征在于，所述电网的三相电路具体包括：

交流电源、线路电感和非线性负载；

所述交流电源与所述线路电感的一侧电连接，所述第二电感和所述第二电容并联后的另一侧分别与所述线路电感的另一侧和所述非线性负载电连接。

4.一种双谐振型三相有源电力滤波器控制方法，基于上述权利要求所述的双谐振型三相有源电力滤波器，其特征在于，包括：

确定所述第二电感和所述第二电容的并联谐振频率；

根据所述并联谐振频率、第一电路谐振条件公式和第二电容的耐压值确定第二电感的电感值和所述第二电容的电容值；

获取到预设次数谐波频率f₅，并根据所述预设次数谐波频率、所述第二电感的电感值和所述第二电容的电容值通过第一预设公式计算特定电容值C₅，根据所述特定电容值C₅通过第二电路谐振条件公式计算所述第三电感的电感值；

所述第一预设公式具体为：

获取到三相电路的第一相相位值，根据所述第一相相位值计算基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值；

基于abc-dq坐标系和dq-abc坐标系将所述基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值进行坐标变换，得到基波旋转变换矩阵和预设次数旋转变换矩阵；

检测三相电路的三相负载电流i_La、i_Lb和i_Lc，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的负载电流i_Ld和i_Lq；

检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的第三电感电流i_2d和i_2q；

获取到i_Ld和i_2d的第一差值以及i_Lq和i_2q的第二差值，将所述第一差值和所述第二差值通过低通滤波器得到预设次数谐波的指令电流与实际的预设次数谐波电流的差值和

将和通过PI控制器获取到预设次数谐波dq轴下的指令电压信号U_rd5和U_rq；

将U_rd5和U_rq变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd5和U_βq5；

获取到所述全控型电压逆变器直流侧电压期望值U_ref与直流侧电压实际值U_dc的第三差值，将所述第三差值通过PI控制器获得电压环的基波旋转坐标系下q轴的电流指令值和d轴的电流指令值

检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述基波旋转坐标系变换矩阵获取到dq轴上的电流i_2d1和i_2q1，电流i_2d1和i_2q1通过低通滤波器得到直流量和

获取到和的第四差值以及和的第五差值，将所述第四差值和所述第五差值通过PI调节器分别获得控制逆变器直流侧电压基波旋转坐标系下d1轴的电压控制量U_rd1和q1轴的电压控制量U_rq1；

将U_rd1和U_rq变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd1和U_βq；

确定U_αd5和U_αd1的第一加和值以及U_βq5和U_βq的第二加和值为所述全控型电压逆变器交流侧输出的总控制电压。

5.根据权利要求4所述的双谐振型三相有源电力滤波器控制装置，其特征在于，所述第一电路谐振公式为：

6.根据权利要求5所述的双谐振型三相有源电力滤波器控制装置，其特征在于，所述第二电路谐振条件公式具体为：

7.一种双谐振型三相有源电力滤波器控制装置，基于上述权利要求所述的双谐振型三相有源电力滤波器，其特征在于，包括：

第一确定模块，用于确定所述第二电感和所述第二电容的并联谐振频率；

第二确定模块，用于根据所述并联谐振频率、第一电路谐振条件公式和第二电容的耐压值确定第二电感的电感值和所述第二电容的电容值；

第一获取计算模块，用于获取到预设次数谐波频率f₅，并根据所述预设次数谐波频率、所述第二电感的电感值和所述第二电容的电容值通过第一预设公式计算特定电容值C₅，根据所述特定电容值C₅通过第二电路谐振条件公式计算所述第三电感的电感值；

所述第一预设公式具体为：

第二获取计算模块，用于获取到三相电路的第一相相位值，根据所述第一相相位值计算基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值；

第一变换模块，用于基于abc-dq坐标系和dq-abc坐标系将所述基波正弦值、基波余弦值、预设次数谐波正弦值和预设次数谐波余弦值进行坐标变换，得到基波旋转变换矩阵和预设次数旋转变换矩阵；

第一检测获取模块，用于检测三相电路的三相负载电流i_La、i_Lb和i_Lc，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的负载电流i_Ld和i_Lq；

第二检测获取模块，用于检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述预设次数旋转变换矩阵获取到dq轴上的第三电感电流i_2d和i_2q；

第一获取模块，用于获取到i_Ld和i_2d的第一差值以及i_Lq和i_2q的第二差值，将所述第一差值和所述第二差值通过低通滤波器得到预设次数谐波的指令电流与实际的预设次数谐波电流的差值和

第二获取模块，用于将和通过PI控制器获取到预设次数谐波dq轴下的指令电压信号U_rd和U_rq；

第二变换模块，用于将U_rd5和U_rq变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd和U_βq5；

第三获取计算模块，用于获取到所述全控型电压逆变器直流侧电压期望值U_ref与直流侧电压实际值U_dc的第三差值，将所述第三差值通过PI控制器获得电压环的基波旋转坐标系下q轴的电流指令值和d轴的电流指令值

第三检测获取模块，用于检测第三电感的三相电流i_2a、i_2b和i_2c，并通过所述基波旋转坐标系变换矩阵获取到dq轴上的电流i_2d1和i_2q1，电流i_2d1和i_2q1通过低通滤波器得到直流量和

第四检测获取模块，用于获取到和的第四差值以及和的第五差值，将所述第四差值和所述第五差值通过PI调节器分别获得控制逆变器直流侧电压基波旋转坐标系下d1轴的电压控制量U_rd和q1轴的电压控制量U_rq1；

第三变换模块，用于将U_rd1和U_rq1变换到静止坐标系下的电压控制量U_αd1和U_βq1；

第三确定模块，用于确定U_αd5和U_αd1的第一加和值以及U_βq5和U_βq1的第二加和值为所述全控型电压逆变器交流侧输出的总控制电压。

8.根据权利要求7所述的双谐振型三相有源电力滤波器控制装置，其特征在于，所述第一电路谐振公式为：

9.根据权利要求8所述的双谐振型三相有源电力滤波器控制装置，其特征在于，

所述第二电路谐振条件公式具体为：