CN110098616A - 一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器，用于解决如何识别非线性负载的型号是谐波电流计算更加准确及如何根据使用时间合理计算非线性负载的容量的问题；包括谐波采集模块、负载采集模块、处理器、供电模块、存储模块、识别匹配模块、计算模块、驱动模块和补偿电流模块；该带有负载识别分类计算的有源电力滤波器，通过识别非线性负载的型号，确保使用对应的谐波畸变率参值，避免谐波畸变率参值过大或过小，导致谐波电流计算不准确，影响滤波效果；利用公式获取得到谐波电流HWi；非线性负载损耗比例系数越大，谐波电流越小。

Description

一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器

技术领域

本发明涉及有源电力滤波器领域，尤其涉及一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器。

背景技术

有源电力滤波器(APF：Activepowerfilter)是一种用于动态抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，它能够对不同大小和频率的谐波进行快速跟踪补偿，之所以称为有源，是相对于无源LC滤波器，只能被动吸收固定频率与大小的谐波而言，APF可以通过采样负载电流并进行各次谐波和无功的分离，控制并主动输出电流的大小、频率和相位，并且快速响应，抵消负载中相应电流，实现了动态跟踪补偿，而且可以既补谐波又补无功和不平。

现有的有源电力滤波器无法识别非线性负载类型，以确保合理的计算器谐波电流，避免导致补偿电流过大或者过小导致滤波效果不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器。

本发明所要解决的技术问题为：

(1)如何识别非线性负载的型号是谐波电流计算更加准确；

(2)如何根据使用时间合理计算非线性负载的容量；

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器，包括谐波采集模块、负载采集模块、处理器、供电模块、存储模块、识别匹配模块、计算模块、驱动模块和补偿电流模块；

所述谐波采集模块用于采集非线性负载的容量和实际电压信息；所述负载采集模块用于采集非线性负载的型号信息；所述谐波采集模块和负载采集模块分别将采集的非线性负载的容量和额定电压与非线性负载的型号信息发送至处理器；所述处理器接收谐波采集模块和负载采集模块发送的非线性负载的容量和额定电压与非线性负载的型号信息并发送至存储模块；所述存储模块接收处理器发送的非线性负载的容量和额定电压与与非线性负载的型号信息并存储；所述识别匹配模块用于识别非线性负载的谐波畸变率，具体识别步骤如下：

步骤一：设定采集的非线性负载型号记为Ai，i＝1……n；对比的型号记为Bi，i＝1……n；设定对比的型号Bi的谐波畸变率参值记为THDi，i＝1……n；

步骤二：非线性负载型号Ai与对比的型号Bi进行匹配；

步骤三：当非线性负载型号Ai与对比的型号Bi相同，则获取到采集的非线性负载型号Ai对应的谐波畸变率参值THDi；

所述识别匹配模将匹配到的谐波畸变率参值发送至计算模块；所述计算模块用于对非线性负载的谐波电流进行计算，具体计算步骤如下：

S1：设定采集非线性负载的容量和实际电压分别记为Pi、Ui，i＝1……n；

S2：利用公式获取得到谐波电流HWi；其中，ui为非线性负载损耗比例系数；

所述计算模块将计算的非线性负载的谐波电流值发送至驱动模块；所述驱动模块接收计算模块发送的非线性负载的谐波电流值并控制补偿电流模块工作；所述补偿电流模块用于根据非线性负载的谐波电流向电网产生与非线性负载的谐波电流幅值相等、相位相同和方向相反的电流并输送至电网。

优选的，所述负载采集模块还包括时间采集单元；所述时间采集单元用于采集非线性负载的通电时间，具体采集过程如下：

a：设定非线性负载的通电开始时间记为T1j，j＝1……n；通电结束时间记为T2j；

b：利用求和公式获取得到非线性负载的通电时间Ti；

c：设定对比的型号Bi对应的时间因子记为ei；

d：利用公式获取得到非线性负载损耗比例系数ui，其中，Ta为时间基础值；500为预设时间固定值；v1为预设固定比例系数。

优选的，所述供电模块用于对处理器、谐波采集模块、负载采集模块、处理器、识别匹配模块、计算模块、驱动模块和补偿电流模块提供电能。

优选的，所述存储模块还包括更新单元、统计单元、计算单元和删减单元；所述更新单元用于用户输入补充采集非线性负载的型号；所述统计单元用于统计非线性负载的型号的谐波电流计算次数；计算单元用于计算非线性负载的型号存储时间，具体计算步骤如下：

步骤一：设定非线性负载的型号的谐波电流计算次数记为Ci；

步骤二：利用公式获取得到非线性负载型号的存储时间Di，其中Da为固定基础日期值；Ca为预设次数比例因子；

所述计算单元将计算的存储日期发送至删减单元；当开始存储日期与存储时间之和与系统日期相同，则删减单元清除该非线性负载型号信息。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过谐波采集模块和负载采集模块出采集非线性负载的容量、实际电压及型号信息；然后发送至存储模块内存储；通过识别匹配模块识别非线性负载的谐波畸变率；然后利用获取得到谐波电流HWi；补偿电流模块根据非线性负载的谐波电流向电网产生与非线性负载的谐波电流幅值相等、相位相同和方向相反的电流并输送至电网；

(2)本发明非线性负载型号Ai与对比的型号Bi相同，则获取到采集的非线性负载型号Ai对应的谐波畸变率参值THDi；通过识别非线性负载的型号，确保使用对应的谐波畸变率参值，避免谐波畸变率参值过大或过小，导致谐波电流计算不准确，影响滤波效果；

(3)本发明利用公式获取得到非线性负载损耗比例系数ui，非线性负载的通电时间Ti越长，即非线性负载的损耗越大，非线性负载损耗比例系数值越大；

(4)本发明利用公式获取得到非线性负载型号的存储时间Di，谐波电流计算次数Ci越多，则存储时间Di越长；便于有源电力滤波器稳定使用后，删除不使用的非线性负载型号信息，使存储模块保存较大的空间。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1是本发明一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器的原理框图。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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所示，本发明为一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器，包括谐波采集模块、负载采集模块、处理器、供电模块、存储模块、识别匹配模块、计算模块、驱动模块和补偿电流模块；

谐波采集模块用于采集非线性负载的容量和实际电压信息；负载采集模块用于采集非线性负载的型号信息；谐波采集模块和负载采集模块分别将采集的非线性负载的容量和额定电压与非线性负载的型号信息发送至处理器；处理器接收谐波采集模块和负载采集模块发送的非线性负载的容量和额定电压与非线性负载的型号信息并发送至存储模块；存储模块接收处理器发送的非线性负载的容量和额定电压与与非线性负载的型号信息并存储；识别匹配模块用于识别非线性负载的谐波畸变率，具体识别步骤如下：

步骤一：设定采集的非线性负载型号记为Ai，i＝1……n；对比的型号记为Bi，i＝1……n；设定对比的型号Bi的谐波畸变率参值记为THDi，i＝1……n；

步骤二：非线性负载型号Ai与对比的型号Bi进行匹配；

步骤三：当非线性负载型号Ai与对比的型号Bi相同，则获取到采集的非线性负载型号Ai对应的谐波畸变率参值THDi；通过识别非线性负载的型号，确保使用对应的谐波畸变率参值，避免谐波畸变率参值过大或过小，导致谐波电流计算不准确，影响滤波效果；

识别匹配模将匹配到的谐波畸变率参值发送至计算模块；计算模块用于对非线性负载的谐波电流进行计算，具体计算步骤如下：

S1：设定采集非线性负载的容量和实际电压分别记为Pi、Ui，i＝1……n；

S2：利用公式获取得到谐波电流HWi；其中，ui为非线性负载损耗比例系数；非线性负载损耗比例系数越大，谐波电流越小；

计算模块将计算的非线性负载的谐波电流值发送至驱动模块；驱动模块接收计算模块发送的非线性负载的谐波电流值并控制补偿电流模块工作；补偿电流模块用于根据非线性负载的谐波电流向电网产生与非线性负载的谐波电流幅值相等、相位相同和方向相反的电流并输送至电网。

负载采集模块还包括时间采集单元；时间采集单元用于采集非线性负载的通电时间，具体采集过程如下：

a：设定非线性负载的通电开始时间记为T1j，j＝1……n；通电结束时间记为T2j；

b：利用求和公式获取得到非线性负载的通电时间Ti；

c：设定对比的型号Bi对应的时间因子记为ei；

d：利用公式获取得到非线性负载损耗比例系数ui，其中，Ta为时间基础值；500为预设时间固定值；v1为预设固定比例系数；非线性负载的通电时间Ti越长，即非线性负载的损耗越大，非线性负载损耗比例系数值越大；

供电模块用于对处理器、谐波采集模块、负载采集模块、处理器、识别匹配模块、计算模块、驱动模块和补偿电流模块提供电能；

存储模块还包括更新单元、统计单元、计算单元和删减单元；更新单元用于用户输入补充采集非线性负载的型号；统计单元用于统计非线性负载的型号的谐波电流计算次数；计算单元用于计算非线性负载的型号存储时间，具体计算步骤如下：

步骤一：设定非线性负载的型号的谐波电流计算次数记为Ci；

步骤二：利用公式获取得到非线性负载型号的存储时间Di，其中Da为固定基础日期值；Ca为预设次数比例因子；谐波电流计算次数Ci越多，则存储时间Di越长；便于有源电力滤波器稳定使用后，删除不使用的非线性负载型号信息，使存储模块保存较大的空间；

计算单元将计算的存储日期发送至删减单元；当开始存储日期与存储时间之和与系统日期相同，则删减单元清除该非线性负载型号信息。

本发明的工作原理：通过谐波采集模块和负载采集模块出采集非线性负载的容量、实际电压及型号信息；然后发送至存储模块内存储；通过识别匹配模块识别非线性负载的谐波畸变率；然后利用获取得到谐波电流HWi；补偿电流模块根据非线性负载的谐波电流向电网产生与非线性负载的谐波电流幅值相等、相位相同和方向相反的电流并输送至电网；当非线性负载型号Ai与对比的型号Bi相同，则获取到采集的非线性负载型号Ai对应的谐波畸变率参值THDi；通过识别非线性负载的型号，确保使用对应的谐波畸变率参值，避免谐波畸变率参值过大或过小，导致谐波电流计算不准确，影响滤波效果；利用公式获取得到非线性负载损耗比例系数ui，非线性负载的通电时间Ti越长，即非线性负载的损耗越大，非线性负载损耗比例系数值越大；利用公式获取得到非线性负载型号的存储时间Di，谐波电流计算次数Ci越多，则存储时间Di越长；便于有源电力滤波器稳定使用后，删除不使用的非线性负载型号信息，使存储模块保存较大的空间。

以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器，其特征在于，包括谐波采集模块、负载采集模块、处理器、供电模块、存储模块、识别匹配模块、计算模块、驱动模块和补偿电流模块；

所述谐波采集模块用于采集非线性负载的容量和实际电压信息；所述负载采集模块用于采集非线性负载的型号信息；所述谐波采集模块和负载采集模块分别将采集的非线性负载的容量和额定电压与非线性负载的型号信息发送至处理器；所述处理器接收谐波采集模块和负载采集模块发送的非线性负载的容量和额定电压与非线性负载的型号信息并发送至存储模块；所述存储模块接收处理器发送的非线性负载的容量和额定电压与与非线性负载的型号信息并存储；所述识别匹配模块用于识别非线性负载的谐波畸变率，具体识别步骤如下：

步骤一：设定采集的非线性负载型号记为Ai，i＝1……n；对比的型号记为Bi，i＝1……n；设定对比的型号Bi的谐波畸变率参值记为THDi，i＝1……n；

步骤二：非线性负载型号Ai与对比的型号Bi进行匹配；

步骤三：当非线性负载型号Ai与对比的型号Bi相同，则获取到采集的非线性负载型号Ai对应的谐波畸变率参值THDi；

所述识别匹配模将匹配到的谐波畸变率参值发送至计算模块；所述计算模块用于对非线性负载的谐波电流进行计算，具体计算步骤如下：

S1：设定采集非线性负载的容量和实际电压分别记为Pi、Ui，i＝1……n；

S2：利用公式获取得到谐波电流HWi；其中，ui为非线性负载损耗比例系数；

所述计算模块将计算的非线性负载的谐波电流值发送至驱动模块；所述驱动模块接收计算模块发送的非线性负载的谐波电流值并控制补偿电流模块工作；所述补偿电流模块用于根据非线性负载的谐波电流向电网产生与非线性负载的谐波电流幅值相等、相位相同和方向相反的电流并输送至电网。

2.根据权利要求1所述的一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器，其特征在于，所述负载采集模块还包括时间采集单元；所述时间采集单元用于采集非线性负载的通电时间，具体采集过程如下：

a：设定非线性负载的通电开始时间记为T1j，j＝1……n；通电结束时间记为T2j；

b：利用求和公式获取得到非线性负载的通电时间Ti；

c：设定对比的型号Bi对应的时间因子记为ei；

d：利用公式获取得到非线性负载损耗比例系数ui，其中，Ta为时间基础值；500为预设时间固定值；v1为预设固定比例系数。

3.根据权利要求1所述的一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器，其特征在于，所述供电模块用于对处理器、谐波采集模块、负载采集模块、处理器、识别匹配模块、计算模块、驱动模块和补偿电流模块提供电能。

4.根据权利要求1所述的一种带有负载识别分类计算的有源电力滤波器，其特征在于，所述存储模块还包括更新单元、统计单元、计算单元和删减单元；所述更新单元用于用户输入补充采集非线性负载的型号；所述统计单元用于统计非线性负载的型号的谐波电流计算次数；计算单元用于计算非线性负载的型号存储时间，具体计算步骤如下：

步骤一：设定非线性负载的型号的谐波电流计算次数记为Ci；

步骤二：利用公式获取得到非线性负载型号的存储时间Di，其中Da为固定基础日期值；Ca为预设次数比例因子；

所述计算单元将计算的存储日期发送至删减单元；当开始存储日期与存储时间之和与系统日期相同，则删减单元清除该非线性负载型号信息。