CN109301827B - 基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法和系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法和系统，当判别需要进行谐波控制时，分析系统电流中的谐波含量，若谐波失真小于设定值，则判别谐波源在电源侧，否则判别谐波源在负载侧；若谐波源在电源侧，则进行谐波电压控制；若谐波源在负载侧，分析负载电流中谐波含量，若谐波次数分布广，但是各次谐波分量均未超过设定值，则进行全谐波电流控制，若谐波次数分布集中，有某次或某几次次数的谐波分量超过设定值，则进行分次谐波电流控制。本发明通过判别谐波源，根据不同的需求采用不同的控制策略，且根据超标程度分级治理，解决不同工况下谐波的经济有效治理问题。

Description

基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法和系统

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及谐波源的自动辨识技术，具体涉及一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法和系统。

背景技术

随着电力电子技术的发展，配用电网络中的负载种类越来越多，有大规模接入的电力电子产品、越来越多涌入居民家庭的大功率半导体开关器件和开关电源产品、大量的工业用户。这些不同种类、分布广泛的负载均会输出谐波，导致各电压等级母线上均有可能存在谐波。谐波的危害众多，会使供电系统中性线(三相电路的公共回路)承受的电流超载，影响供电系统的电力输送，也可能使接入该电网的设备无法正常工作，甚至造成故障。为此必须控制谐波以提高线路的电能质量。不同负载的谐波特性不尽相同，且随时可能存在投切的情况，导致同段线路上的谐波在不断变化，为此如何高效合理的对谐波进行控制，以保证各级母线下负载的正常运行显得尤为重要。

传统的谐波控制主要为就地控制，即在输出谐波大的负载接入点加装滤波器，如有源滤波器APF，以根据该接入点下负载输出的谐波电流分量进行实时控制。

为治理20kV母线电能质量，目前现有的技术一般采用负载侧就地治理的治理方案，其示意图如图1所示。通过在负载接入点接入有源滤波器(APF)来实时跟踪负载接入点的谐波，通过APF产生与各负载电流中谐波和同幅值，方向相反的电流使得电流il中的谐波含量近乎为0，以解决负载对20kV母线注入谐波的问题。

利用APF就地配置可解决接入点处由负载引起的谐波问题，但是，尚存在以下缺点：

1)负载分布广泛，每个负载输出的谐波情况实时变化，不可能在每个负载处就地配置APF，挨个配置APF经济性不高也不现实；

2)每个负载输出的谐波可能都较小可忽略不计，但叠加至20kV母线处时，可能超过标准或影响20kV下其他电力电子设备运行；

3)就地配置APF，最理想的结果是il中谐波含量为0，但20kV母线下直挂的其他电力电子设备产生的谐波电流无法处理；

4)APF针对20kV母线，只能解决谐波源在负载侧时的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法和系统，解决不同工况下谐波的经济有效治理。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法，其特征是，包括以下过程：

S1，当判别需要进行谐波控制时，分析系统电流中的谐波含量，若谐波失真小于设定值，则判别谐波源在电源侧，否则判别谐波源在负载侧；

S2，若谐波源在电源侧，则进行谐波电压控制；

谐波电压控制为：分析系统电压中的谐波含量，确定需要进行抑制的谐波分量，根据谐波分量产生与谐波分量同相位同幅值的谐波电压从而抑制谐波；

具体包括以下过程：记需要抑制的谐波分量对应的谐波次数为k，对系统电压u_sa、u_sb、u_sc以k次谐波的相位角kθ为旋转角进行dq坐标变换，然后进行滤波从中提取出k次谐波电压的直流量u_{sd_k}、u_{sq_k}；

以kθ+Δθ_k为旋转角，再变换至abc坐标系下得到指令电压u_{ak_ref}、u_{bk_ref}、u_{ck_ref}，其中Δθ_k＝2πkfΔT_d，f为基波的频率，ΔT_d为控制系统固有延时；

S3，若谐波源在负载侧，分析负载电流中谐波含量，若谐波次数分布广，但是各次谐波分量均未超过设定值，则进行全谐波电流控制，若谐波次数分布集中，有某次或某几次次数的谐波分量超过设定值，则进行分次谐波电流控制；

全谐波电流控制为：根据控制系统电流和负载电流，产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波，

分次谐波电流控制为：确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量，根据谐波分量产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波；

具体包括以下过程：

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量，将负载电流以kθ为旋转角进行dq坐标变换，滤波后得到k次谐波电流的dq轴分量i_{l_dk_h}、i_{l_qk_h}，以kθ+Δθ_k为旋转角变换至αβ坐标系下，而后以θ变换至dq坐标系下得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经PR控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}；

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量和k'次谐波分量，则分别进行k次和k'谐波提取，生成k次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk_ref}、i_{qk_ref}；k'次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk'_ref}、i_{qk'_ref}，在dq轴下进行叠加得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，最后dq轴分别经PR控制器后生成目标电压指令u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

优选的，S2中确定需要进行抑制的谐波分量的具体过程为：选取最大的谐波分量作为需要抑制的谐波分量。

优选的，S3中全谐波电流控制具体包括以下过程：

将控制系统电流isvg_a、isvg_b、isvg_c，负载电流ila、ilb、ilc，分别以基波旋转角θ从abc坐标系下转换至dq坐标系下，然后进行滤波从中提取直流分量；

将滤波前后的值相减，分别得到负载谐波电流的dq轴分量i_{l_d_h}、i_{l_q_h}，控制系统谐波电流的dq轴分量i_{svg_d_h}、i_{svg_q_h}；

负载谐波电流的dq轴分量减去控制系统谐波电流的dq轴分量，得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经比例控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}；

以θ为旋转角转换至abc坐标系下，获得指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

优选的，S3中确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量的具体过程为：按各次谐波分量由大到小进行排列，取谐波含量大且超过阈值的谐波次数进行抑制。

相应的，本发明还提供了一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制系统，其特征是，包括谐波源辨识模块、谐波电压控制模块、谐波电流控制模块；

谐波源辨识模块，用于分析系统电流中的谐波含量，若谐波失真小于设定值，则判别谐波源在电源侧，执行谐波电压控制模块，否则判别谐波源在负载侧，执行谐波电流控制模块；

谐波电压控制模块，用于分析系统电压中的谐波含量，确定需要进行抑制的谐波分量，根据谐波分量产生与谐波分量同相位同幅值的谐波电压从而抑制谐波；

谐波电流控制模块，用于分析负载电流中谐波含量，若谐波次数分布广，但是各次谐波分量均未超过设定值，则进行全谐波电流控制，若谐波次数分布集中，有某次或某几次次数的谐波分量超过设定值，则进行分次谐波电流控制；

全谐波电流控制为：根据控制系统电流和负载电流，产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波，

分次谐波电流控制为：确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量，根据谐波分量产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波；

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量，将负载电流以kθ为旋转角进行dq坐标变换，滤波后得到k次谐波电流的dq轴分量i_{l_dk_h}、i_{l_qk_h}，以kθ+Δθ_k为旋转角变换至αβ坐标系下，而后以θ变换至dq坐标系下得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经PR控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}；

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量和k'次谐波分量，则分别进行k次和k'谐波提取，生成k次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk_ref}、i_{qk_ref}；k'次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk'_ref}、i_{qk'_ref}，在dq轴下进行叠加得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，最后dq轴分别经PR控制器后生成目标电压指令u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

优选的，谐波电压控制模块中确定需要进行抑制的谐波分量的具体过程为：选取最大的谐波分量作为需要抑制的谐波分量。

优选的，谐波电压控制模块中根据谐波分量产生与谐波分量同相位同幅值的谐波电压从而抑制谐波具体包括以下过程：

记需要抑制的谐波分量对应的谐波次数为k，对系统电压u_sa、u_sb、u_sc以k次谐波的相位角kθ为旋转角进行dq坐标变换，然后进行滤波从中提取出k次谐波电压的直流量u_{sd_k}、u_{sq_k}；

以kθ+Δθ_k为旋转角，再变换至abc坐标系下得到指令电压u_{ak_ref}、u_{bk_ref}、u_{ck_ref}，其中Δθ_k＝2πkfΔT_d，f为基波的频率，ΔT_d为控制系统固有延时。

优选的，谐波电流控制模块中全谐波电流控制具体包括以下过程：

将控制系统电流isvg_a、isvg_b、isvg_c，负载电流ila、ilb、ilc，分别以基波旋转角θ从abc坐标系下转换至dq坐标系下，然后进行滤波从中提取直流分量；

将滤波前后的值相减，分别得到负载谐波电流的dq轴分量i_{l_d_h}、i_{l_q_h}，控制系统谐波电流的dq轴分量i_{svg_d_h}、i_{svg_q_h}；

负载谐波电流的dq轴分量减去控制系统谐波电流的dq轴分量，得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经比例控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}；

以θ为旋转角转换至abc坐标系下，获得指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

优选的，谐波电流控制模块中确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量的具体过程为：按各次谐波分量由大到小进行排列，取谐波含量大且超过阈值的谐波次数进行抑制。

与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：

1)实时判断谐波控制需求，在谐波电压满足标准的情况下，退出控制，无需进行谐波计算等繁杂的运算，节约SVG控制器资源。

2)通过判别谐波源，根据不同的需求采用不同的控制策略，在谐波源在电源侧的情况下，采用谐波电压控制，以抑制系统向接入此处的设备注入谐波电流，提高设备容量；在谐波源在负载侧的情况下，进行谐波电流控制，降低负载向母线注入的谐波电流和系统电压谐波分量，抑制向电源输出谐波。

3)根据各次谐波分量大小，按照从大到小分级治理，尽可能在容量范围内使得各次谐波分量满足国标要求，提高谐波控制的整体效率。

附图说明

图1是现有技术中在负载侧采用APF进行谐波控制的电路原理图；

图2是具有谐波控制功能的SVG接线电路图；

图3是谐波源识别流程图；

图4是谐波电压控制原理图；

图5是全谐波电流控制原理图；

图6是分次谐波电流控制原理图；

图7是谐波源在电源侧时谐波控制作用前后SVG电流波形图；

图8是谐波源在负载侧时谐波控制作用前后系统电流波形图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。

本发明中通过将具有谐波控制功能的电力电子设备(SVG)接入20kV母线中实现抑制谐波的功能，接线示意图如图2所示：

SVG接入20kV线路，经主变1接入110kV母线电网。20kV母线下接入各种负载。110kV母线下除主变1外尚有其他主变，这些主变均有可能造成电网侧谐波过大。若110kV电压中的谐波是由其他主变下的负载引起，则经过主变1会导致20kV电压中谐波存在，此时对于20kV接入点来说，认为谐波源在电源侧(110kV母线)。若20kV电压中的谐波为其下方负载引起，则认为谐波源在负载侧。

若谐波源在电源侧，20kV系统电压中存在的谐波，在SVG对谐波不加控制的情况下，将会向SVG注入谐波电流，导致SVG电流isvg中含谐波分量，可能影响SVG正常工作，为此使SVG产生一个与20kV侧同相位同幅值的谐波电压，从而抑制isvg中的谐波分量。

若谐波源在负载侧，则20kV系统电压中存在谐波的同时，系统电流为负载电流和SVG电流之和，系统电流is中亦含谐波，在SVG对谐波不加控制的情况下，会向110kV母线注入谐波。为使得系统电流中不含谐波，可使SVG产生与负载谐波电流等幅值反方向的电流分量，从而降低20kV系统电压中的谐波含量，不影响110kV线路的电能质量。

本发明的一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法，即是在SVG中实现此控制方法，其原理框图参见图3所示，包括以下过程：

步骤S1，谐波控制功能投入判别：采集20kV母线电压(也可称为系统电压)，计算分析其中谐波含量，根据标准要求选择定值门槛，若谐波分量低于定值门槛，则谐波控制功能整体退出，不进行之后的所有运算；若高于定值门槛，则投入谐波控制功能，进行以下处理过程。

步骤S2，当判别需要进行谐波控制时，分析系统电流中的谐波含量，若谐波失真THD小于设定值，则判别谐波源在电源侧，否则判别谐波源在负载侧。

计算系统电流is中的谐波含量，若系统电流is中谐波失真THD小于标准设定值，则判别谐波源在电源侧，投入谐波电压控制，以抑制流入SVG的谐波电流；若系统电流is中谐波失真THD大于等于标准设定值(即谐波含量高)，则判别谐波源在负载侧，投入谐波电流控制。

步骤S3，若谐波源在电源侧，分析系统电压中的谐波含量，确定需要进行抑制的谐波分量，根据谐波分量产生与谐波分量同相位同幅值的谐波电压从而抑制谐波。

若谐波源在电源侧，则进行谐波电压控制，谐波电压控制原理框图如图4所示，具体包括以下过程：

为实现对谐波电压的控制，首先利用基于瞬时无功功率理论的无功和谐波检测原理提取20kV电压中的谐波含量，辨识出谐波分量最大的谐波次数k，然后对20kV侧的三相系统电压u_sa、u_sb、u_sc以k次谐波的相位角kθ为旋转角进行dq坐标变换，从而将系统电压中的k次谐波电压变换为直流量，而其他次谐波均为交流量；

使用低通滤波器(LPF)提取出k次谐波电压的直流量u_{sd_k}、u_{sq_k}，考虑SVG控制系统固有延时ΔT_d后，以kθ+Δθ_k(Δθ_k＝2πkfΔT_d，其中f为基波的频率)为旋转角，再变换至abc坐标系下，即为SVG想生成的、与系统电压中k次谐波电压同相位同幅值的指令电压u_{ak_ref}、u_{bk_ref}、u_{ck_ref}。SVG根据指令电压产生与谐波分量同相位同幅值的谐波电压，从而抑制谐波。

步骤S4，若谐波源在负载侧，分析负载电流中谐波含量，若谐波次数分布广，但是各次谐波分量均未超过设定值，则进行全谐波电流控制，若谐波次数分布集中，有某次或某几次次数的谐波分量超过设定值，则进行分次谐波控制。

采集系统电流isa、isb、isc和SVG电流isvg_a、isvg_b、isvg_c，两者相减为负载电流ila、ilb、ilc，分析负载电流ila、ilb、ilc中的谐波含量，若谐波次数分布广，但是各次谐波分量均未超过设定值，则进行全谐波电流控制，若谐波次数分布集中，有某次或某几次次数的谐波分量超过设定值，则进行分次谐波控制。

全谐波电流控制原理框图如图5所示，具体包括以下过程：

全谐波控制原理同样基于无功瞬时理论进行坐标变换，将三相SVG控制系统电流isvg_a、isvg_b、isvg_c，三相负载电流ila、ilb、ilc，分别以基波旋转角θ从abc坐标系下转换至dq坐标系下，此时基波为直流分量，谐波为交流分量；

经低通滤波器LPF后得直流分量。将LPF前后的值相减，分别得到负载谐波电流的dq轴分量i_{l_d_h}、i_{l_q_h}，SVG谐波电流的dq轴分量i_{svg_d_h}、i_{svg_q_h}。负载谐波电流的dq轴分量减去SVG谐波电流的dq轴分量，即i_{d_h}＝i_{l_d_h}-i_{svg_d_h}、i_{q_h}＝i_{l_q_h}-i_{svg_q_h}，即为SVG还需发出的谐波电流dq轴分量，经比例控制器(即乘上比例系数Kp)后，即生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}；

最后以θ为旋转角转换至abc坐标系下，获得指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。SVG根据指令电压产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波。

分次谐波电流控制原理框图如图6所示，具体包括以下过程：

利用瞬时无功理论，提取负载电流ila、ilb、ilc中的谐波含量，按各次谐波分量由大到小进行排列，取谐波含量大，且超过或接近标准阈值的次数进行控制，控制的谐波次数根据情况，可为多个，如k和k'次。

在当前状态下，用于谐波控制的总容量是一定的，为此需要优先治理严重的谐波次数，若各次谐波容量之和在总容量范围内，根据实际需求进行各次谐波电流控制；否则，视谐波含量从大到小排序，含量大的谐波电流控制输出容量不进行限制，谐波含量最小的该次谐波电流控制容量为总容量减去之前各次谐波电流容量之和。

以k次谐波为例进行分次谐波控制说明。将负载电流以kθ为旋转角进行dq坐标变换(此处坐标系的变换是为了进行谐波提取)，经LPF低通滤波后得到k次谐波电流的dq轴分量i_{l_dk_h}、i_{l_qk_h}，考虑SVG控制系统固有延时ΔT_d后，以kθ+Δθ_k(Δθ_k为控制系统固有延时对应的角度，Δθ_k＝2πkfΔT_d，其中f为基波的频率)为旋转角变换至αβ坐标系下，而后以θ变换至dq坐标系下得到SVG还需发出的谐波电流dq轴分量，经PR控制器(比例谐振控制器)后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。SVG根据指令电压产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波。

若存在多次谐波，如k次和k'次，则分别进行k次和k'谐波提取，生成k次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk_ref}、i_{qk_ref}；k'次谐波电流指令的dq轴分量为i_{dk'_ref}、i_{qk'_ref}，在dq轴下进行叠加，即i_{l_d_h}＝i_{dk_ref}+i_{dk′_ref}、i_{l_q_h}＝i_{qk_ref}+i_{qk′_ref}，即为SVG还需发出的谐波电流dq轴分量，最后dq轴分别经PR控制器后生成目标电压指令u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。SVG根据指令电压产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波。

本发明中采用比例谐振(PR)控制器对谐波电流进行无静差调节。PR控制器，即为比例谐振控制器，由比例环节和谐振环节组成，可对正弦量实现无静差控制。

为验证此控制功能的正确性，分别在电源侧和负载侧加谐波，谐波源在电网侧时谐波控制作用前后SVG电流波形、谐波源在负载侧时谐波控制作用前后系统电流波形分别如图7、8所示。可见在SVG不对谐波进行控制情况下，谐波源在电源侧时，SVG电流中明显存在谐波分量，而在此谐波控制功能投入后，SVG电流中的谐波大幅下降；谐波源在负载侧时，系统电流is中存在大量谐波，而谐波控制功能投入后，is中电流谐波含量大幅下降。

基于与上述方法同样的发明构思，本发明还提供了一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制系统，包括谐波源辨识模块、谐波电压控制模块、谐波电流控制模块；

谐波源辨识模块，用于分析系统电流中的谐波含量，若谐波失真小于设定值，则判别谐波源在电源侧，执行谐波电压控制模块，否则判别谐波源在负载侧，执行谐波电流控制模块；

谐波电压控制模块，用于分析系统电压中的谐波含量，确定需要进行抑制的谐波分量，根据谐波分量产生与谐波分量同相位同幅值的谐波电压从而抑制谐波；

谐波电流控制模块，用于分析负载电流中谐波含量，若谐波次数分布广，但是各次谐波分量均未超过设定值，则进行全谐波电流控制，若谐波次数分布集中，有某次或某几次次数的谐波分量超过设定值，则进行分次谐波电流控制；

全谐波电流控制为：根据控制系统电流和负载电流，产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波，

分次谐波电流控制为：确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量，根据谐波分量产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波。

优选的，谐波电压控制模块中确定需要进行抑制的谐波分量的具体过程为：选取最大的谐波分量作为需要抑制的谐波分量。

优选的，谐波电压控制模块中根据谐波分量产生与谐波分量同相位同幅值的谐波电压从而抑制谐波具体包括以下过程：

记需要抑制的谐波分量对应的谐波次数为k，对系统电压u_sa、u_sb、u_sc以k次谐波的相位角kθ为旋转角进行dq坐标变换，然后进行滤波从中提取出k次谐波电压的直流量u_{sd_k}、u_{sq_k}；

以kθ+Δθ_k为旋转角，再变换至abc坐标系下得到指令电压u_{ak_ref}、u_{bk_ref}、u_{ck_ref}，其中Δθ_k＝2πkfΔT_d，f为基波的频率，ΔT_d为控制系统固有延时。

优选的，谐波电流控制模块中全谐波电流控制具体包括以下过程：

将控制系统电流isvg_a、isvg_b、isvg_c，负载电流ila、ilb、ilc，分别以基波旋转角θ从abc坐标系下转换至dq坐标系下，然后进行滤波从中提取直流分量；

将滤波前后的值相减，分别得到负载谐波电流的dq轴分量i_{l_d_h}、i_{l_q_h}，控制系统谐波电流的dq轴分量i_{svg_d_h}、i_{svg_q_h}；

负载谐波电流的dq轴分量减去控制系统谐波电流的dq轴分量，得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经比例控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}；

以θ为旋转角转换至abc坐标系下，获得指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

优选的，谐波电流控制模块中确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量的具体过程为：按各次谐波分量由大到小进行排列，取谐波含量大且超过阈值的谐波次数进行抑制。

优选的，谐波电流控制模块中根据谐波分量产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量具体包括以下过程：

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量，将负载电流以kθ为旋转角进行dq坐标变换，滤波后得到k次谐波电流的dq轴分量i_{l_dk_h}、i_{l_qk_h}，以kθ+Δθ_k为旋转角变换至αβ坐标系下，而后以θ变换至dq坐标系下得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经PR控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}；

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量和k'次谐波分量，则分别进行k次和k'谐波提取，生成k次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk_ref}、i_{qk_ref}；k'次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk'_ref}、i_{qk'_ref}，在dq轴下进行叠加得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，最后dq轴分别经PR控制器后生成目标电压指令u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法，其特征是，包括以下过程：

S1，当判别需要进行谐波控制时，分析系统电流中的谐波含量，若谐波失真小于设定值，则判别谐波源在电源侧，否则判别谐波源在负载侧；

S2，若谐波源在电源侧，则进行谐波电压控制；

谐波电压控制为：分析系统电压中的谐波含量，确定需要进行抑制的谐波分量，根据谐波分量产生与谐波分量同相位同幅值的谐波电压从而抑制谐波；

具体包括以下过程：记需要抑制的谐波分量对应的谐波次数为k，对系统电压u_sa、u_sb、u_sc以k次谐波的相位角kθ为旋转角进行dq坐标变换，然后进行滤波从中提取出k次谐波电压的直流量u_{sd_k}、u_{sq_k}；

以kθ+Δθ_k为旋转角，再变换至abc坐标系下得到指令电压u_{ak_ref}、u_{bk_ref}、u_{ck_ref}，其中Δθ_k＝2πkfΔT_d，f为基波的频率，ΔT_d为控制系统固有延时；

S3，若谐波源在负载侧，分析负载电流中谐波含量，若谐波次数分布广，但是各次谐波分量均未超过设定值，则进行全谐波电流控制，若谐波次数分布集中，有某次或某几次次数的谐波分量超过设定值，则进行分次谐波电流控制；

全谐波电流控制为：根据控制系统电流和负载电流，产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波，

分次谐波电流控制为：确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量，根据谐波分量产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波；

具体包括以下过程：

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量，将负载电流以kθ为旋转角进行dq坐标变换，滤波后得到k次谐波电流的dq轴分量i_{l_dk_h}、i_{l_qk_h}，以kθ+Δθ_k为旋转角变换至αβ坐标系下，而后以θ变换至dq坐标系下得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经PR控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}；

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量和k'次谐波分量，则分别进行k次和k'谐波提取，生成k次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk_ref}、i_{qk_ref}，k'次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk'_ref}、i_{qk'_ref}，在dq轴下进行叠加得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，最后在dq轴下分别经PR控制器后生成目标电压指令u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

2.根据权利要求1所述的一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法，其特征是，S3中全谐波电流控制具体包括以下过程：

将控制系统电流isvg_a、isvg_b、isvg_c，负载电流ila、ilb、ilc，分别以基波旋转角θ从abc坐标系下转换至dq坐标系下，然后进行滤波从中提取直流分量；

将滤波前后的值相减，分别得到负载谐波电流的dq轴分量i_{l_d_h}、i_{l_q_h}，控制系统谐波电流的dq轴分量i_{svg_d_h}、i_{svg_q_h}；

负载谐波电流的dq轴分量减去控制系统谐波电流的dq轴分量，得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经比例控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}；

以θ为旋转角转换至abc坐标系下，获得指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

3.根据权利要求1所述的一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制方法，其特征是，S3中确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量的具体过程为：按各次谐波分量由大到小进行排列，取谐波含量大且超过阈值的谐波次数进行抑制。

4.一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制系统，其特征是，包括谐波源辨识模块、谐波电压控制模块、谐波电流控制模块；

谐波源辨识模块，用于分析系统电流中的谐波含量，若谐波失真小于设定值，则判别谐波源在电源侧，执行谐波电压控制模块，否则判别谐波源在负载侧，执行谐波电流控制模块；

谐波电压控制模块，用于分析系统电压中的谐波含量，确定需要进行抑制的谐波分量，根据谐波分量产生与谐波分量同相位同幅值的谐波电压从而抑制谐波；具体包括以下过程：

记需要抑制的谐波分量对应的谐波次数为k，对系统电压u_sa、u_sb、u_sc以k次谐波的相位角kθ为旋转角进行dq坐标变换，然后进行滤波从中提取出k次谐波电压的直流量u_{sd_k}、u_{sq_k}；

以kθ+Δθ_k为旋转角，再变换至abc坐标系下得到指令电压u_{ak_ref}、u_{bk_ref}、u_{ck_ref}，其中Δθ_k＝2πkfΔT_d，f为基波的频率，ΔT_d为控制系统固有延时；

谐波电流控制模块，用于分析负载电流中谐波含量，若谐波次数分布广，但是各次谐波分量均未超过设定值，则进行全谐波电流控制，若谐波次数分布集中，有某次或某几次次数的谐波分量超过设定值，则进行分次谐波电流控制；

全谐波电流控制为：根据控制系统电流和负载电流，产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波，

分次谐波电流控制为：确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量，根据谐波分量产生与负载谐波电流分量等幅值反方向的电流分量，从而抑制谐波；

具体包括以下过程：

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量，将负载电流以kθ为旋转角进行dq坐标变换，滤波后得到k次谐波电流的dq轴分量i_{l_dk_h}、i_{l_qk_h}，以kθ+Δθ_k为旋转角变换至αβ坐标系下，而后以θ变换至dq坐标系下得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经PR控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}；

若需要抑制的谐波分量为k次谐波分量和k'次谐波分量，则分别进行k次和k'谐波提取，生成k次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk_ref}、i_{qk_ref}，k'次谐波电流指令的dq轴分量i_{dk'_ref}、i_{qk'_ref}，在dq轴下进行叠加得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，最后分别经PR控制器后生成目标电压指令u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}，再以θ为旋转角变换至abc坐标系下获得三相指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

5.根据权利要求4所述的一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制系统，其特征是，谐波电流控制模块中全谐波电流控制具体包括以下过程：

将控制系统电流isvg_a、isvg_b、isvg_c，负载电流ila、ilb、ilc，分别以基波旋转角θ从abc坐标系下转换至dq坐标系下，然后进行滤波从中提取直流分量；

将滤波前后的值相减，分别得到负载谐波电流的dq轴分量i_{l_d_h}、i_{l_q_h}，控制系统谐波电流的dq轴分量i_{svg_d_h}、i_{svg_q_h}；

负载谐波电流的dq轴分量减去控制系统谐波电流的dq轴分量，得到控制系统还需发出的谐波电流dq轴分量，经比例控制器后生成指令电压的dq轴分量u_{d_h_ref}、u_{q_h_ref}；

以θ为旋转角转换至abc坐标系下，获得指令电压u_{a_h_ref}、u_{b_h_ref}、u_{c_h_ref}。

6.根据权利要求4所述的一种基于谐波源自动辨识及分级治理的谐波控制系统，其特征是，谐波电流控制模块中确定需要进行抑制的负载电流中的谐波分量的具体过程为：按各次谐波分量由大到小进行排列，取谐波含量大且超过阈值的谐波次数进行抑制。

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