CN110556830A - 一种有源电力滤波器锁相方法 - Google Patents

Abstract

本发明适用于电子电气技术，提供了一种有源电力滤波器锁相方法，该方法包括采集电网侧电流、变流器侧电感电流、变流器侧直流母线电压，并通过坐标变换环节分别转化为两相静止坐标系下电网侧电流分量、变流器侧电流分量、变流器侧电压分量；将变流器侧电压分量分别由补偿环节进行补偿后得到补偿电压分量，将补偿后的补偿电压分量由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量；根据滤波电压分量构造出变流器侧电压的虚拟磁链矢量，并将虚拟磁链矢量分别由惯性环节进行初值提取得到目标虚拟磁链矢量；根据目标虚拟磁链矢量，通过计算环节计算得到电网同步相位角度。本发明实现了无网侧电压传感器的电网同步相位角度估算，提高了系统可靠性。

Description

一种有源电力滤波器锁相方法

技术领域

本发明属于电子电气技术领域，尤其涉及一种有源电力滤波器锁相方法。

背景技术

变频器、整流器等大量用电设备接入电网，不仅会消耗有功功率，也会产生较多的无功功率，同时也会将谐波引入电网，使得电网电能质量变差，降低配电变压器的供电效率，对于三相四线制电网而言，如果接入电网的三相负载不对称，会进一步引起配电变压器输出的三相电压不对称，不仅会增加线路的损耗，同样会影响到其它的用电设备。有源电力滤波器可以有效的对流入电网的无功以及谐波进行补偿，从而提高电能质量。有源电力滤波器在运行时需要检测电网三相电压的同步相位信息，用于对无功与谐波电流的提取。

现有获取电网同步相位的方式包括通过直接检测电网电压然后获取同步相位信息的方式、以及采用无电网电压传感器进行估算的方式实现对同步相位信息的确定，然而现有电压检测需要传感器以及采样电路来实现，使得增加了系统的成本以及复杂程度。因此在实际系统中采用无电网电压传感器估算的方式不仅可以达到降低成本的目的，在一些环境恶劣的应用场合如炼钢厂以及火力发电场也可以起到提高系统可靠性的效果。

理论上，通过变流器的发波信息以及线路上的压降就可以对电网电压进行估算，但是由于滤波电感的存在对线路降压的估算需要进行微分运算，然而微分运算容易引入高频分量，对噪声干扰敏感，实际应用中会导致系统可靠性降低。相比之下，通过估算电网电压的虚拟磁链具有较好的实用性，虚拟磁链是指对发波电压以及相关线路压降进行积分运算，通过积分运算避免了对采样信号进行微分从而避免了干扰信号对估算系统的影响。

然而，由于采样电路难免存在直流偏置，而对于纯积分运算来说，即使微量的偏置也会造成积分值不断累积从而导致系统发散，从而导致对电网同步相位信息的估算失效，使得对电网同步相位信息计算不准确；现有还有利用滑模观测器对虚拟磁链进行观测检验和修正，然而其依旧存在高频抖动问题，使得对电网同步相位信息计算不准确。

发明内容

本发明实施例提供一种有源电力滤波器锁相方法，旨在解决现有无电网电压传感器方式下电网同步相位信息计算不准确的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种有源电力滤波器锁相方法，所述方法包括：

采集电网侧电流、变流器侧电感电流、变流器侧直流母线电压，通过坐标变换环节分别将所述电网侧的三相电网侧电流和所述变流器侧的三相电感电流转化为两相静止坐标系下所述电网侧的电流分量和所述变流器侧的电流分量；

根据所述变流器侧直流母线电压及变流器三相发波信息得到变流器侧三相电压，并通过坐标变换环节将所述变流器侧三相电压转化为两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量；

将两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量分别由补偿环节进行补偿后得到补偿电压分量，并将补偿后的补偿电压分量由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量；

根据所述滤波电压分量构造出变流器侧电压的虚拟磁链矢量，并将所述虚拟磁链矢量分别由惯性环节进行初值提取得到目标虚拟磁链矢量；

根据所述目标虚拟磁链矢量、两相静止坐标系下所述电网侧的电流分量和所述变流器侧的电流分量、所述电网侧的滤波电感、及所述变流器侧的滤波电感，通过计算环节计算得到电网同步相位角度。

更进一步地，所述通过计算环节计算得到电网同步相位角度的公式如下：

其中，θ为所述电网同步相位角度，ψ_αest、ψ_βest分别为两相静止坐标下电网侧电压的虚拟磁链矢量；

其中，ψ_αest、ψ_βest的计算公式如下：

其中，所述ψ_α和ψ_β分别为两相静止坐标系下的所述目标虚拟磁链矢量，所述L_g为所述电网侧滤波电感，所述L_inv为所述变流器侧滤波电感，所述i_gα、i_gβ分别为两相静止坐标系下所述电网侧的电流分量，所述i_invα、i_invβ分别为两相静止坐标系下所述变流器侧的电流分量。

更进一步地，所述通过坐标变换环节将所述变流器侧直流母线电压及对应的三相发波信息转化为两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量的计算公式如下：

其中，

其中，V_DC为所述变流器侧直流母线电压，u_pwma、u_pwmb、u_pwmc为所述变流器的三相发波信息，u_inva、u_invb、u_invc分别为所述变流器侧的三相电压，u_invα、u_invβ分别为两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量。

更进一步地，所述将两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量分别由补偿环节进行补偿后得到补偿电压分量的计算公式如下：

其中，分别为所述补偿电压分量，u_invα、u_invβ分别为两相静止坐标系下所述变流侧的电压分量，ω_c为所述低通滤波器的截止频率，ω_e为电网侧的三相电网角频率；

其中，所述ω_e可由计算得到的电网同步相位角度θ求解得到，所述ω_e求解公式如下：

ω_e＝sθ，

其中s为复频率，θ为所述电网同步相位角度。

更进一步地，所述将补偿后的所述补偿电压分量由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量的计算公式如下：

其中，u＇_invα、u＇_invβ分别为所述滤波电压分量，为低通滤波器在频域的传递函数，所述滤波电压分量为两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量抑制直流偏置后的电压分量。

更进一步地，所述根据所述滤波电压分量构造出变流器侧电压的虚拟磁链矢量的计算公式如下：

其中，ψ＇_α、ψ＇_β为根据滤波电压分量构造出的所述变流器侧电压的虚拟磁链矢量；

所述将所述虚拟磁链矢量分别由惯性环节进行初值提取得到目标虚拟磁链矢量的计算公式如下：

其中，ψ_α、ψ_β分别为所述目标虚拟磁链矢量，F_ine(s)为惯性环节在复频域下的表达式；

其中，F_ine(s)的计算公式为：

其中，T_var为时间常数。

在本发明实施例中，通过坐标变换环节，使得将电网三相坐标系相关变量转换到两相静止坐标系下；通过采用低通滤波器进行滤波，使得可以抑制现有采样电路中的直流偏置由于引入虚拟磁链所带来的积分累计而导致系统发散的问题，实现有效抑制采样电路中的直流偏置；通过采用补偿环节，使得可以对低通滤波器所引入的虚拟磁链角度以及幅值的偏差进行补偿；通过采用惯性环节，使得可以提取出虚拟磁链矢量的初值，并在虚拟磁链矢量中去除初值，使得可以抑制虚拟磁链初始值不为0对观测所带来的影响及进一步的抑制采样电路直流偏置；并通过计算环节计算得到电网同步相位角度；使得解决了现有无电网电压传感器方式下电网同步相位信息计算不准确的问题。

附图说明

图1是本发明实施例中并联型有源电力滤波器的拓扑图；

图2是本发明实施例一提供的有源电力滤波器锁相方法的实现流程图；

图3是本发明实施例一提供的有源电力滤波器锁相方法的原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供一种有源电力滤波器锁相方法，包括采集电网侧电流、变流器侧电感电流、变流器侧直流母线电压，通过坐标变换环节分别将电网侧的三相电网侧电流和变流器侧的三相电感电流转化为两相静止坐标系下电网侧的电流分量和变流器侧的电流分量；根据变流器侧直流母线电压及变流器三相发波信息得到变流器侧三相电压，并通过坐标变换环节将变流器侧三相电压转化为两相静止坐标系下变流器侧的电压分量；将两相静止坐标系下变流器侧的电压分量分别由补偿环节进行补偿后得到补偿电压分量，并将补偿后的补偿电压分量由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量；根据滤波电压分量构造出变流器侧电压的虚拟磁链矢量，并将虚拟磁链矢量分别由惯性环节进行初值提取得到目标虚拟磁链矢量；根据目标虚拟磁链矢量、两相静止坐标系下电网侧的电流分量和变流器侧的电流分量、电网侧的滤波电感、及变流器侧的滤波电感，通过计算环节计算得到电网同步相位角度，以解决现有无电网电压传感器方式下电网同步相位信息计算不准确的问题。

图1示出了本发明实施例提供的一种并联型有源电力滤波器的拓扑图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例有关的部分。

参见图1，该并联型有源电力滤波器拓扑采用LCL型滤波器作为其与电网的接口，其中u_a、u_b、u_c分别为电网侧在abc相上的电网电压；L_ga、L_gb、L_gc分别为电网侧在abc相上的滤波电感；i_ga、i_gb、i_gc分别为电网侧在abc相上的电流，其为流经电网侧滤波电感的电流；C_a、C_b、C_c分别为连接至电网侧abc相的滤波电容；L_inva、L_invb、L_invc分别为变流器侧在abc相上的滤波电感；i_inva、i_invb、i_invc分别为变流器侧在abc相上的电感电流，其为流经变流器侧滤波电感的电流；u_inva、u_invb、u_invc分别为变流器侧在abc相上的电压，V_DC为变流器侧直流母线电压，C_DC为直流母线滤波电容。

实施例一

图2示出了本发明实施例一提供的有源电力滤波器锁相方法的实现流程，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

步骤S10中，采集电网侧电流、变流器侧电感电流、变流器侧直流母线电压，通过坐标变换环节分别将电网侧的三相电网侧电流和变流器侧的三相电感电流转化为两相静止坐标系下电网侧的电流分量和变流器侧的电流分量。

其中，在本发明的一个实施例中，其通过采样电路采集电网侧的三相电网电流i_ga、i_gb、i_gc；变流器侧的三相相电流i_inva、i_invb、i_invc；以及变流器侧母线电压V_DC及对应的三相发波信息u_pwma、u_pwmb、u_pwmc。其中，电网侧在abc相上的滤波电感L_ga、L_gb、L_gc及变流器侧在abc相上的滤波电感L_inva、L_invb、L_invc为设计已知量。其根据滤波电感L_ga、L_gb、L_gc可确定出电网侧的滤波电感L_g，根据滤波电感L_inva、L_invb、L_invc可确定出变流器侧的滤波电感L_inv。

进一步地，其坐标变换环节将电网侧的三相电流转化为两相静止坐标系下电网侧的电流分量，以及将变流器侧的三相电流转化为两相静止坐标系下变流器侧的电流分量。

步骤S20中，根据变流器侧直流母线电压及变流器三相发波信息得到变流器侧三相电压，并通过坐标变换环节将变流器侧三相电压转化为两相静止坐标系下变流器侧的电压分量；

具体的，上述坐标变换环节将变流器侧直流母线电压及对应的三相发波信息转化为两相静止坐标系下变流器侧的电压分量的计算公式如下：

其中

其中，u_inva、u_invb、u_invc分别为变流器侧的三相电网电压；u_invα、u_invβ分别为两相静止坐标系下变流器侧的电压分量；

进一步地，其变流器侧电压u_inva、u_invb、u_invc的计算公式如下：

其中，V_DC为所述变流器侧直流母线电压，u_pwma、u_pwmb、u_pwmc为所述变流器的三相发波信息，其对本实施例中控制器来说为变流器自身已知量，即，将所采集的变流器侧直流母线电压V_DC、以及变流器的三相发波信息u_pwma、u_pwmb、u_pwmc代入至上述公式(2)中可计算得到变流器侧的三相电网电压u_inva、u_invb、u_invc，再将所计算的变流器侧的三相电网电压u_inva、u_invb、u_invc代入至上述公式(1)中可计算得到两相静止坐标系下变流器侧的电压分量u_invα、u_invβ。

因此，相应的，依次上述，可分别将电网侧的三相电流转化为两相静止坐标系下电网侧的电流分量，以及将变流器侧的三相电流转化为两相静止坐标系下变流器侧的电流分量，在此不做赘述。

进一步地，上述根据该并联型有源电力滤波器拓扑可以得出该电网侧电压，其计算公式如下：

其中，i_gα、i_gβ分别为两相静止坐标系下电网侧的电流分量，i_invα、i_invβ分别为两相静止坐标系下变流器侧的电流分量，u_invα、u_invβ分别为两相静止坐标系下变流器侧的电压分量，L_g为电网侧滤波电感，L_inv为变流器侧滤波电感。

步骤S30中，将两相静止坐标系下变流器侧的电压分量分别由补偿环节进行补偿后得到补偿电压分量，并将补偿后的补偿电压分量由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量。

其中，本发明实施例主要为通过构造虚拟磁链实现对电网侧三相电压的同步相位信息的检测，其虚拟磁链是指对发波电压以及相关线路压降进行积分运算，然而实际应用中，由于采样电路难免存在直流偏置，使得对于纯积分环节来说，即使微量的偏置也会造成积分值不断累积从而导致系统发散，从而导致对电网同步相位信息的估算失效，因此本发明实施例通过使用低通滤波器以抑制直流偏置分量，然而使用低通滤波器会引入虚拟磁链的角度及幅值的偏差，从而导致电网同步相位角度的偏差，因此需要通过补偿环节实现对由低通滤波器所导致的相位与幅值偏差进行补偿，使得在经过该补偿环节以及低通滤波器后，得到抑制直流偏置分量的电压分量。

具体实施时，其先将两相静止坐标系下变流器侧的电压分量分别由补偿环节进行补偿后得到补偿电压分量，在将补偿后的补偿电压分量由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量，其中滤波电压分量为抑除直流偏置后的电压分量。

进一步地，上述将两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量分别由补偿环节进行补偿后得到补偿电压分量的计算公式如下：

其中，分别为补偿电压分量，u_invα、u_invβ分别为两相静止坐标系下变流侧的电压分量，ω_c为低通滤波器的截止频率，ω_e为电网侧的三相电网角频率。

其中，ω_e可由计算得到的电网同步相位角度θ求解得到，ω_e求解公式如下：

ω_e＝sθ (5)，

其中s为复频率，在实际应用中具体为微分算子，θ为电网同步相位角度。

即，将两相静止坐标系下变流侧的电压分量u_invα和u_invβ、低通滤波器的截止频率ω_c、及三相电网角频率ω_e代入至上述公式(4)中可计算得到两相静止坐标系下变流器侧的补偿电压分量

进一步地，上述对将补偿后的补偿电压分量由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量的计算公式如下：

其中，u＇_invα、u＇_invβ分别为滤波电压分量，为低通滤波器在频域的传递函数，滤波电压分量为两相静止坐标系下变流器侧的电压分量抑制直流偏置后的电压分量。

其中，对于直流分量来说，纯积分环节的增益为无穷大，而低通滤波器的增益为因此加入了低通滤波器可以使得有效抑制采样电路中的直流偏置，使得不会产生由于采样电流直流分量的累积而导致估算失效的问题。同时，补偿环节可实现对由低通滤波器所导致的相位与幅值偏差进行补偿。其中，通过先补偿环节进行补偿、后低通滤波器进行滤波的方式，使得提高了系统的动态性能。

步骤S40中，根据滤波电压分量构造出变流器侧电压的虚拟磁链矢量，并将虚拟磁链矢量分别由惯性环节进行初值提取得到目标虚拟磁链矢量。

其中，本发明实施例中，在先由补偿环节进行补偿，再由低通滤波器进行滤波得到抑制直流偏置的滤波电压分量后，其对滤波电压分量引入虚拟磁链使得构造出变流侧电压的虚拟磁链矢量ψ＇_α、ψ＇_β，并将虚拟磁链矢量分别由惯性环节进行初值提取并去除初值后得到目标虚拟磁链矢量ψ_α和ψ_β。

其中在实际应用中，虚拟磁链矢量的初始值往往并不为0，所以需要对虚拟磁链矢量的初始值进行观测，当在对初始值观测错误时，会导致有源电力滤波器在启动的时候产生电压过冲或者电流过冲等问题。因此通过惯性环节使得可实现对初值的提取，并在去除初值后得到初值为0的目标虚拟磁链矢量，使得可以抑制虚拟磁链矢量不为0时对观测的影响，解决虚拟磁链初始角度的估算问题。

其中，上述根据滤波电压分量构造出变流器侧电压的虚拟磁链矢量的计算公式如下：

其中，ψ＇_α、ψ＇_β为根据滤波电压分量构造出的变流器侧电压的虚拟磁链矢量，u＇_invα、u＇_invβ分别为滤波电压分量；

进一步地，上述将虚拟磁链矢量分别由惯性环节进行初值提取得到目标虚拟磁链矢量的计算公式如下：

其中，ψ_α、ψ_β分别为目标虚拟磁链矢量，F_ine(s)为惯性环节在复频域下的表达式；

其中，F_ine(s)的计算公式为：

其中，T_var为时间常数。

即，系统启动前可以采用较大的时间常数T_var，在启动后将时间常数T_var降低满足后续运行中的动态要求，此时通过惯性环节提取出虚拟磁链矢量的初值，并在虚拟磁链矢量减去该初值后可以得到抑制初值后的目标虚拟磁链矢量，使得可以抑制虚拟磁链初始值不为0对观测所带来的影响，同时该惯性环节还可对虚拟磁链矢量进行滤波，使得可进一步地抑制采样电路直流偏置对观测系统所造成的影响。

步骤S50，根据目标虚拟磁链矢量、两相静止坐标系下电网侧的电流分量和变流器侧的电流分量、电网侧的滤波电感、及变流器侧的滤波电感，通过计算环节计算得到电网同步相位角度。

其中，本发明的一个实施例中，在得到了抑制直流偏置以及除去初始值后的目标虚拟磁链矢量后，根据该目标虚拟磁链矢量进行计算可得到电网同步相位角度。

具体实施时，在对上述计算公式(3)的等式两边同时进行积分，可得到：

进一步地，引入虚拟磁链，其中，虚拟磁链为对发波电压以及相关线路压降进行积分运算。因此引入虚拟磁链可得到：

此时将计算公式(11)、(12)代入至公式(10)可得：

其中，电网同步相位角度θ的计算公式为：

其中，θ为电网同步相位角度，ψ_αest、ψ_βest分别为两相静止坐标下电网侧电压的虚拟磁链矢量。因此，在确定出电网侧电压的虚拟磁链矢量ψ_αest和ψ_βest即可计算出电网同步相位角度θ，而计算电网侧电压的虚拟磁链矢量ψ_αest和ψ_βest则需要计算出两相静止坐标系下的目标虚拟磁链矢量ψ_α和ψ_β。

即根据计算得到的目标虚拟磁链矢量ψ_α和ψ_β、以及采集的两相静止坐标系下电网侧的电流分量i_gα、i_gβ和变流器侧的电流分量i_invα、i_invβ、电网侧的滤波电感L_g、及所述变流器侧的滤波电感L_inv代入到上述计算公式(13)可分别得到电网侧电压的虚拟磁链矢量ψ_αest和ψ_βest，并将所计算得到的电网侧电压的虚拟磁链矢量ψ_αest和ψ_βest代入到上述计算公式(14)可得到电网同步相位角度θ。此时通过虚拟磁链的引入，使得可以在不通过电网电压传感器对电网电压进行直接检测的情况下，通过采样电流信息以及变流器的三相发波信息获得三相电网的同步相位信息。

其中，补偿环节可以实现对由低通滤波器所导致的相位与幅值偏差进行补偿，具体对补偿环节进行确定的推导过程如下，在变流器侧电压只基于低通滤波器进行虚拟磁链的构造时，其构造虚拟磁链的计算公式如下：

其中ψ″_α、ψ″_β为只基于低通滤波器所构造的虚拟磁链矢量；

此时在补偿环节中，定义补偿函数为：

则可知，其根据滤波电压分量构造出变流器侧电压的虚拟磁链矢量为只基于低通滤波器所构造的虚拟磁链矢量与补偿函数的乘积，即如下计算公式：

同时，该补偿函数在频域下的公式如下：

其中ω_e为三相电网角频率。

将公式(18)代入公式(17)可得：

因此从公式(19)可以看出，通过补偿函数的引入使得可以对由低通滤波器所导致的相位与幅值偏差进行补偿。

此时将G(jω_e)用幅值和相角的形式进行表示的计算公式如下：

此时将G(jω_e)的角度部分单独进行表示的计算公式如下：

此时将上述公式(21)代入至公式(20)中可得到：

此时将公式(22)代入至公式(19)中可得到：

其中，由于虚拟磁链是指对发波电压以及相关线路压降进行积分运算，因此在构造虚拟磁链之前的滤波电压分量的计算公式如下：

其中，u″_invα、u″_invβ为不需要滤波的电压分量，u＇_invα、u＇_invβ为即通过补偿环节补偿又通过低通滤波器进行滤波后的滤波电压分量，因此根据公式(23)可以相应的推导出公式(4)。

具体实施时，如图3所示，其先采集变流器侧直流母线电压V_DC并通过坐标变换环节转换为两相静止坐标系下变流器侧的电压分量u_invα、u_invβ；其中需要指出的是，如图3所示，其箭头直指方框代表与方框内参数进行乘积运算，其箭头直指圆框代表相互间进行和差运算，其中通过圆框中的符合判断所进行运算的类别，因此进一步地，再通过补偿环节对电压分量u_invα、u_invβ进行补偿时，如图3所示，其在α坐标系上的补偿量为使得α坐标系上u_invα与补偿量进行运算后得到了补偿电压分量依次上述，其在β坐标系上的补偿量为使得β坐标系上u_invβ与补偿量进行运算后得到了补偿电压分量使得实现了先补偿由低通滤波器所导致的相位与幅值偏差。

进一步地，补偿环节补偿得到补偿电压分量后，由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量u＇_invα、u＇_invβ，即补偿电压分量均分别乘以

进一步地，对滤波电压分量u＇_invα、u＇_invβ分别进行构造得到变流器侧电压的虚拟磁链矢量ψ＇_α、ψ＇_β，其虚拟磁链矢量ψ＇_α、ψ＇_β分别由惯性环节进行初值提取得到目标虚拟磁链矢量ψ_α、ψ_β，即虚拟磁链矢量ψ＇_α、ψ＇_β分别乘以可以提取出虚拟磁链矢量ψ＇_α、ψ＇_β的初值，此时虚拟磁链矢量ψ＇_α、ψ＇_β减去所提取的初值使得可得到去除初值后的目标虚拟磁链矢量ψ_α、ψ_β。

进一步地，将虚拟磁链矢量ψ_α、ψ_β分别与两相静止坐标下电网侧电流i_gα、i_gβ；电网侧滤波电感L_g；变流器侧电感电流i_invα、i_invβ；变流器侧滤波电感L_inv代入公式(13)进行计算后得到两相静止坐标下电网侧电压的虚拟磁链矢量ψ_αest、ψ_βest，并将两相静止坐标下电网侧电压的虚拟磁链矢量ψ_αest、ψ_βest代入公式(14)进行计算后得到电网同步相位角度θ。

在本发明实施例中，通过坐标变换环节，使得将电网三相坐标系相关变量转换到两相静止坐标系下；通过采用低通滤波器进行滤波，使得可以抑制现有采样电路中的直流偏置由于引入虚拟磁链所带来的积分累计而导致系统发散的问题，实现有效抑制采样电路中的直流偏置；通过采用补偿环节，使得可以对低通滤波器所引入的虚拟磁链角度以及幅值的偏差进行补偿，其中通过先进行补偿再进行滤波的方式，使得提高了系统的动态性能；通过采用惯性环节，使得可以提取出虚拟磁链矢量的初值，并在虚拟磁链矢量中去除初值，使得可以抑制虚拟磁链初始值不为0对观测所带来的影响及进一步的抑制采样电路直流偏置；并通过计算环节计算得到电网同步相位角度；使得解决了现有无电网电压传感器方式下电网同步相位信息计算不准确的问题。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种有源电力滤波器锁相方法，其特征在于，所述方法包括：

采集电网侧电流、变流器侧电感电流、变流器侧直流母线电压，通过坐标变换环节分别将所述电网侧的三相电网侧电流和所述变流器侧的三相电感电流转化为两相静止坐标系下所述电网侧的电流分量和所述变流器侧的电流分量；

根据所述变流器侧直流母线电压及变流器三相发波信息得到变流器侧三相电压，并通过坐标变换环节将所述变流器侧三相电压转化为两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量；

将两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量分别由补偿环节进行补偿后得到补偿电压分量，并将补偿后的补偿电压分量由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量；

根据所述滤波电压分量构造出变流器侧电压的虚拟磁链矢量，并将所述虚拟磁链矢量分别由惯性环节进行初值提取得到目标虚拟磁链矢量；

根据所述目标虚拟磁链矢量、两相静止坐标系下所述电网侧的电流分量和所述变流器侧的电流分量、所述电网侧的滤波电感、及所述变流器侧的滤波电感，通过计算环节计算得到电网同步相位角度。

2.如权利要求1所述的有源电力滤波器锁相方法，其特征在于，所述通过计算环节计算得到电网同步相位角度的公式如下：

其中，θ为所述电网同步相位角度，ψ_αest、ψ_βest分别为两相静止坐标下电网侧电压的虚拟磁链矢量；

其中，ψ_αest、ψ_βest的计算公式如下：

其中，所述ψ_α和ψ_β分别为两相静止坐标系下的所述目标虚拟磁链矢量，所述L_g为所述电网侧滤波电感，所述L_inv为所述变流器侧滤波电感，所述i_gα、i_gβ分别为两相静止坐标系下所述电网侧的电流分量，所述i_invα、i_invβ分别为两相静止坐标系下所述变流器侧的电流分量。

3.如权利要求2所述的有源电力滤波器锁相方法，其特征在于，所述通过坐标变换环节将所述变流器侧直流母线电压及对应的三相发波信息转化为两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量的计算公式如下：

其中，

其中，V_DC为所述变流器侧直流母线电压，u_pwma、u_pwmb、u_pwmc为所述变流器的三相发波信息，u_inva、u_invb、u_invc分别为所述变流器侧的三相电压，u_invα、u_invβ分别为两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量。

4.如权利要求2所述的有源电力滤波器锁相方法，其特征在于，所述将两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量分别由补偿环节进行补偿后得到补偿电压分量的计算公式如下：

其中，分别为所述补偿电压分量，u_invα、u_invβ分别为两相静止坐标系下所述变流侧的电压分量，ω_c为所述低通滤波器的截止频率，ω_e为电网侧的三相电网角频率；

其中，所述ω_e可由计算得到的电网同步相位角度θ求解得到，所述ω_e求解公式如下：

ω_e＝sθ，

其中s为复频率，θ为所述电网同步相位角度。

5.如权利要求4所述的有源电力滤波器锁相方法，其特征在于，所述将补偿后的所述补偿电压分量由低通滤波器进行滤波得到滤波电压分量的计算公式如下：

其中，u’_invα、u’_invβ分别为所述滤波电压分量，为低通滤波器在频域的传递函数，所述滤波电压分量为两相静止坐标系下所述变流器侧的电压分量抑制直流偏置后的电压分量。

6.如权利要求5所述的有源电力滤波器锁相方法，其特征在于，所述根据所述滤波电压分量构造出变流器侧电压的虚拟磁链矢量的计算公式如下：

其中，ψ’_α、ψ’_β为根据滤波电压分量构造出的所述变流器侧电压的虚拟磁链矢量；

所述将所述虚拟磁链矢量分别由惯性环节进行初值提取得到目标虚拟磁链矢量的计算公式如下：

其中，ψ_α、ψ_β分别为所述目标虚拟磁链矢量，F_ine(s)为惯性环节在复频域下的表达式；

其中，F_ine(s)的计算公式为：

其中，T_var为时间常数。