CN112821399B - 一种谐波消除方法、装置及终端设备 - Google Patents

Abstract

本申请适用于电力控制技术领域，提供了一种谐波消除方法、装置及终端设备。本申请实施例中确定三相电压中谐波的谐波幅值；根据谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据修改信息对第一补偿谐波进行修改，确定当前补偿谐波；第一补偿谐波为调节得到三相电压的补偿谐波；将当前补偿谐波注入至载波中，以对三相电压中谐波进行调节；若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对当前补偿谐波继续进行修改，直至调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值，从而提升了辅助电源系统的电能质量。

Description

一种谐波消除方法、装置及终端设备

技术领域

本申请属于电力控制技术领域，尤其涉及一种谐波消除方法、装置及终端设备。

背景技术

辅助电源是交通运营车辆上的常用设备，向照明、空调、控制系统等设备输送电力，其安全性、可靠性、可用性尤为重要，辅助电源技术也受到了越来越广泛的关注，而一般为了满足铁路设备安全需要，辅助供电系统需要增加隔离变压器用于电气隔离，以防止车上设备和接触网存在直接电气连接。

目前大部分辅助电源系统的负载为空压机、变频空调负荷等，这类负载通常使用不控整流方式将三相380V变换成直流电，再通过逆变方式来驱动风扇电机，该类非线性负载的使用会导致系统产生大量低次谐波，而低次谐波的引入会导致辅助电源系统出现输出电压波动、输出波形质量下降等问题，致使辅助电源系统的电能质量较低。而目前传统的谐波消除算法，例如PR谐振控制算法及重复控制算法，是无法应用于存在隔离变压器的辅助电源系统中的，故如何将存在隔离变压器的辅助电源系统上的谐波消除，成为当下的重中之重。

发明内容

本申请实施例提供了一种谐波消除方法、装置及终端设备，可以解决低次谐波导致的辅助电源系统的电能质量较低的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种谐波消除方法，包括：

获取工频电源输出的三相电压，确定上述三相电压中谐波的谐波幅值；

根据上述谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据上述修改信息对上述第一补偿谐波进行修改，确定当前补偿谐波；上述第一补偿谐波为调节得到上述三相电压的补偿谐波；

将上述当前补偿谐波注入至载波中，以对上述三相电压中谐波进行调节；

若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对上述当前补偿谐波继续进行修改，直至上述调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值。

第二方面，本申请实施例提供了一种谐波消除装置，包括：

获取模块，用于获取工频电源输出的三相电压，确定上述三相电压中谐波的谐波幅值；

寻优模块，用于根据上述谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据上述修改信息对上述第一补偿谐波进行修改，确定当前补偿谐波；上述第一补偿谐波为调节得到上述三相电压的补偿谐波；

调节模块，用于将上述当前补偿谐波注入至载波中，以对上述三相电压中谐波进行调节；

循环模块，用于若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对上述当前补偿谐波继续进行修改，直至上述调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值。

第三方面，本申请实施例提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在上述存储器中并可在上述处理器上运行的计算机程序，上述处理器执行上述计算机程序时实现上述任一种谐波消除方法的步骤。

第四方面，本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，上述计算机可读存储介质存储有计算机程序，上述的计算机程序被处理器执行时实现上述任一种谐波消除方法的步骤。

第五方面，本申请实施例提供了一种计算机程序产品，当计算机程序产品在终端设备上运行时，使得终端设备执行上述第一方面中任一种谐波消除方法。

本申请实施例中获取工频电源输出的三相电压，确定三相电压中谐波的谐波幅值，从而得到辅助电源系统的输出电压中的谐波的含量，再根据上述谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据修改信息对上述第一补偿谐波进行修改，确定出上述辅助电源系统的输出电压中的谐波所对应的当前补偿谐波，而上述第一补偿谐波为调节得到三相电压的补偿谐波。上述通过寻优算法来确定当前补偿谐波，可应用于不同的拓扑结构，从而提升补偿谐波确定的适用性，再将所确定的当前补偿谐波注入至载波中，以对上述三相电压中谐波进行调节，若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对当前补偿谐波继续进行修改，直至调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值，以达到消除存在隔离变压器的辅助电源系统上的谐波的目的，从而提升了辅助电源系统的电能质量。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的辅助电源系统的主拓扑图；

图2是本申请实施例提供的等效传递函数波特图；

图3是本申请实施例提供的谐波消除方法的第一种流程示意图；

图4是本申请实施例提供的谐波消除方法的第二种流程示意图；

图5是本申请实施例提供的滑动平均滤波算法示意图；

图6是本申请实施例提供的谐波消除方法的第三种流程示意图；

图7是本申请实施例提供的未进行调节的波形曲线图；

图8是本申请实施例提供的调节后的波形曲线图；

图9是本申请实施例提供的谐波消除装置的结构示意图；

图10是本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本申请说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

另外，在本申请说明书和所附权利要求书的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

上述辅助电源系统是交通运营车辆上的常用设备，为了保障辅助电源的正常运行，同时保证工频交流电的供电可靠，交通运营车辆上的辅助电源系统可采用单边供电以及拓展供电的方式为整个车辆提供380V的交流电，本实施例以4动2拖6编组地铁车辆为例进行说明，在4动2拖6编组地铁车辆上，通常使用两台辅助电源系统分别为6节车厢进行供电。在辅助电源系统正常运行时，两台辅助电源分别为各自单边的3节车厢供电，若其中一台辅助电源发生故障，则整车控制系统将会切除发生故障的辅助电源，并控制拓展供电箱进行拓展供电，由剩余一台正常运行的辅助电源系统来为6节车厢进行供电，由于辅助电源输出功率有限，在进行拓展供电时，需降额运行。

而一般为了满足铁路设备安全需要，辅助供电系统需要增加隔离变压器用于电气隔离，以防止车上设备和接触网存在直接电气连接。辅助电源也通常采用恒频恒压控制方法，为车上设备提供电压和频率支撑。上述辅助电源系统的主拓扑图如图1所示。在图1所示的设计中包括变压器TR、三相电容C₂、由六个绝缘栅双极型晶体管(Insulated GateBipolar Transistor，IGBT)组成的三相桥式逆变电路和电容C₁，辅助电源系统使用星三角型变压器将三相三线制系统转变为三相四线制，以使系统在电气隔离的同时，还能够提供单相交流电来为车上设备进行供电。

在传统的辅助电源系统设计中，一般会将变压器TR和三相电容C₂等效为LC二阶滤波网络进行设计。同时也考虑到输出负载不同，可将滤波网络传递函数写为：

其中，上述L_m为变压器等效电感；上述s为拉普拉斯变换得到，为传递函数的极点；上述

为二阶系统的自然震荡角；上述

为二阶系统的阻尼系数；上述Z为负载系数，可以为感性负载或阻性负载。

通过系统空载电流大小及变压器重量限制等因素，从而将截止频率设计为200～230Hz左右，空载电流设计为100A左右，即可画出对应辅助电源系统的等效传递函数波特图，如图2所示,图2中的阻尼系数0.1、0.3、0.707、1、2，对应于不同的负载。通过IGBT开关损耗以及器件本身特性，将开关频率设计为1000～2000Hz左右，致使上述所设计的二阶系统将开关电压谐波进行消除，从而在上述辅助电源系统中，所遗留的主要谐波为低次谐波，而五次、七次谐波最为严重。

目前，传统的谐波消除算法主要为PR谐振控制算法及重复控制算法，这些算法主要通过采集输出交流电压与预先给定的值进行比较后，对比较所产生的误差进行控制，但是这些算法使用时都无法运用于存在隔离变压器的辅助电源系统中，首先，因为工频变压器所采用的星三角型连接，以消除高次谐波，而其中的基波相差120度，逆变器所输出的电压和实际输出电压角度相差60°，故不能直接进行使用，需要按照相应的变压器模型解耦后再进行使用；其次，也是最重要的是，上述工频变压器转折频率点设计在230Hz左右，而不同负载下，低次谐波的相移角度变化较大，如图2所示，不同的阻尼系数所对应的负载的低次谐波的相移角度变化较大，故相应的控制器难以设计。因此，针对上述辅助电源系统无法使用现有的谐波消除算法来提高电压输出质量，进而导致辅助电源系统的电能质量较低的问题，本发明实施例提供了一种谐波消除方法，具体如下：

图3所示为本申请实施例中一种谐波消除方法的流程示意图，该方法的执行主体可以是终端设备，如图3所示，上述谐波消除方法可以包括如下步骤：

步骤S301、获取工频电源输出的三相电压，确定三相电压中谐波的谐波幅值。

在本实施例中，因在很多电源供电系统中，由于非线性负载、调制度较低、特殊波形调制等原因，而导致电源供电系统中的输出电压中存在大量谐波，而且可能会出现因系统拓扑，从而在不同的电源供电系统的工况下相位以及幅值各不相同，进而导致相应的谐波难以检测。终端设备基于上述考量在获取工频电源，也就是上述电源供电系统输出的三相电压后，通过预设的算法来确定出所获取的三相电压中谐波的谐波幅值，来大幅度的减少确定谐波的谐波幅值的计算量。

在一个实施例中，如图4所示，步骤S301中的确定三相电压中谐波的谐波幅值，包括：

步骤S401、根据预设类型的带通滤波器获取预设时间段内的预设类型谐波的交流分量。

在本实施例中，终端设备可将三相电压输入至预设类型的带通滤波器中，带通滤波器再从三相电压的交流电压采样信号中提取出对应的预设类型谐波的交流分量，致使终端设备获取预设时间段内的对应的预设类型谐波的交流分量。其中，上述带通滤波器的原理是允许特定频段的波通过，并同时屏蔽其他频段的波，从而留下想要得到的波，例如上述预设类型谐波；上述预设时间段可根据用户需求进行设定，这里不做限定。例如，若当前终端设备将三相电压输入五次谐波对应的带通滤波器中，则终端设备将会获取五次谐波的交流分量。

在一个实施例中，步骤S401包括：获取预设类型谐波的角频率和阻尼系数；根据角频率和阻尼系数确定预设类型谐波的传递函数；计算三相电压和传递函数的乘积，得到预设类型谐波的交流分量。

在本实施例中，因不同频率的谐波所对应的角频率并不相同，且致使滤波性能较好的阻尼系数也并不相同，故可获取预设类型谐波对应的角频率和阻尼系数，从而根据所获取的角频率和阻尼系数确定上述预设类型谐波对应的传递函数，再计算上述三相电压和所得到的传递函数的乘积，以得到三相电压中的预设类型谐波的含量，也就是上述预设类型谐波的交流分量。上述预设类型谐波对应的传递函数G(s)如下所示：

其中，上述ω_n为预设类型谐波对应的角频率；上述ξ为阻尼系数，可通过调节阻尼系数来改善带通滤波器的滤波性能；上述带通滤波器通过该传递函数对三相电压进行滤波，以得到对应类型的谐波，该带通滤波器为标准的二阶系统。

在一个实施例中，步骤S401包括：

确定三相电压中基波的时间周期。

根据预设类型的带通滤波器获取预设时间段内的预设类型谐波的采样值；上述预设时间段根据基波的时间周期所确定。

对预设时间段内的预设类型谐波的采样值进行求绝对值计算，得到预设时间段内的预设类型谐波的交流分量。

在本实施例中，为提高上述预设类型谐波的交流分量的准确性，可获取一段时间内的预设类型谐波的交流分量，来进行综合考量，而由于谐波的频率为基波的整数倍，故可以通过基波的时间周期来决定出获取交流分量的时间段，因基波属于正弦波，而正弦波满足奇对称和偶对称，故可选取基波时间周期的1/2作为上述预设时间段，致使对预设类型谐波进行采样的时间段是以基波为基础，提高后面谐波幅值计算的准确性。因此，终端设备可确定出三相电压中基波的时间周期，再根据基波的时间获取上述预设时间段，致使后续计算谐波时不需更高的采样频率，即可保证计算的准确性，从而提高了计算效率，降低了相应控制器的需求。在根据基波的时间周期确定出预设时间段后，终端设备根据预设类型的带通滤波器获取预设时间段内的预设类型谐波的采样值，因该采样值存在正负，故需将上述所获取的采样值进行求绝对值计算，从而得到该预设时间段内的预设类型谐波的交流分量。

步骤S402、根据滑动平均滤波算法对交流分量进行计算，确定谐波幅值。

在本实施例中，终端设备可根据滑动平均滤波算法来对所获取的预设时间段的交流分量进行计算，从而确定出代表当前时刻的预设类型谐波的谐波幅值，从而大幅度降低了确定谐波幅值的计算量。其中，上述滑动平均滤波算法是移动计算求均值，其总数是固定的，在本实施例中可选取1/4的基波的时间周期所对应的交流分量的数量，因上述基波属于正弦波，而正弦波满足奇对称和偶对称，故整个正弦波的1/4周期就包含所有波形信息。

在一个实施例中，步骤S402包括：

从预设时间段内的预设类型谐波的交流分量中随机连续选取指定时间段的交流分量；上述指定时间段为预设时间段长度的一半；根据滑动平均滤波算法对指定时间段的交流分量进行均值计算，确定谐波幅值。

在本实施例中，终端设备通过随机连续从预设时间段内确定出一半的时间长度作为指定时间段，并根据滑动平均滤波算法再对指定时间段的交流分量进行均值计算，来确定出预设类型谐波的谐波幅值。

示例性的，因上述基波属于正弦波，而正弦波满足奇对称和偶对称，则整个正弦波的1/4周期就包含所有波形信息，故若选取基波时间周期的1/2作为上述预设时间段时，则从中随机连续选取一半的时间长度为指定时间段，该制定时间段也就是上述基波时间周期的1/4。如图5所示，图5为滑动平均滤波算法示意图，图5中的横轴为取样次数，其中0至39代表基波的1/2个时间周期，也就是上述预设时间段，而4至23为从预设时间段中所选取的一半的时间长度，也就是上述指定时间段；图5中的纵轴为交流分量。

步骤S302、根据谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据修改信息对第一补偿谐波进行修改，确定当前补偿谐波；上述第一补偿谐波为调节得到三相电压的补偿谐波。

在本实施例中，终端设备可通过预设的寻优算法对上述所确定的预设类型谐波的谐波幅值进行比对判断处理，从而确定出第一补偿谐波的修改信息，进而根据上述所确定出的修改信息对第一补偿谐波的谐波幅值和角度进行同时或顺序的调整，以得到跟上述预设类型谐波对应的当前补偿谐波，便于对上述预设类型谐波进行消除，致使上述预设类型谐波减少。因上述确定补偿谐波的寻优算法所依赖的并不是辅助电源系统输出电压谐波的相角信息，而是根据输出电压的对应谐波幅值进行的自适应调整，故该算法可适用于多种拓扑结构。

可以理解的是，因辅助电源系统中对电源的供电均是持续进行的，上述三相电压由第一补偿谐波调节得到，故可对第一补偿谐波进一步进行修改，以便于对三相电压进行调节，从而更好的对三相电压中的谐波进行消除。

在一个实施例中，如图6所示，步骤S302包括：

步骤S601、获取上一次谐波幅值和第二补偿谐波；上述上一次谐波幅值为上一次所获取的三相电压中谐波的谐波幅值；上述第二补偿谐波为调节得到上一次所获取的三相电压的补偿谐波。

步骤S602、当谐波幅值小于上一次谐波幅值时，对第二补偿谐波和第一补偿谐波进行比对处理，确定出第一补偿谐波的修改信息。

在本实施例中，因辅助电源系统开始运行后，终端设备根据辅助电源系统所输出的三相电压进行自适应调整，故在确定对当前时刻三相电压中的谐波进行消除的补偿谐波时，终端设备需获取上一次所检测到的三相电压中谐波的谐波幅值，也就是上一次谐波幅值；获取调节得到上一次所获取的三相电压的补偿谐波，也就是第二补偿谐波。可以理解的是，终端设备上一次所获取的三相电压中谐波在经过上述第一补偿谐波的调节之后，得到的当前所检测到的三相电压中谐波；相应地，终端设备上上次所获取的三相电压中谐波在经过上述第二补偿谐波的调节之后，得到上一次所获取的三相电压，且上述第一补偿谐波由第二补偿谐波进行相应的修改而得到的。

当终端设备判断出当前所检测到的预设类型谐波的谐波幅值小于上一次谐波幅值时，说明三相电压中的谐波状况得到改善，可根据第二补偿谐波和第一补偿谐波进行比对处理，从而得到相应的修改信息，继续进行相应的改变，来得到对应预设类型谐波的补偿谐波。

相应地，当终端设备判断出当前所检测到的预设类型谐波的谐波幅值大于上一次谐波幅值时，说明三相电压中的谐波状况未得到改善，可根据第二补偿谐波和第一补偿谐波进行比对处理，从而得到相反的修改信息，做出相反的改变，来改善三相电压中的谐波状况。

在一个实施例中，步骤S602包括：当第一补偿谐波小于第二补偿谐波时，得到将第一补偿谐波减少第一预设值的修改信息。

在本实施例中，在上述三相电压中的谐波状况得到改善的基础之上，若第一补偿谐波小于第二补偿谐波，说明补偿谐波的参数值呈现减少趋势，则可以得到继续将第一补偿谐波减少第一预设值的修改信息，从而可得到对应预设类型谐波的补偿谐波，以继续减少三相电压中的谐波含量。

相应地，在上述三相电压中的谐波状况得到改善的基础之上，若第一补偿谐波大于第二补偿谐波，说明补偿谐波的参数值呈现上升趋势，则可以得到继续将第一补偿谐波增加第一预设值的修改信息，从而可得到对应预设类型谐波的补偿谐波，以继续减少三相电压中的谐波含量。

在一个实施例中，因上述补偿谐波包括谐波幅值和角度，故当修改信息中存在将第一补偿谐波减少或增加第一预设值的信息时，可单独减少或增加谐波幅值或角度，也可同时减少或增加谐波幅值和角度。其中，上述补偿谐波的谐波幅值和角度所减少或增加的第一预设值并不相同，故上述第一预设值包括第一子预设值和第二子预设值，上述补偿谐波的谐波幅值所对应第一子预设值，在本实施例中可设置为3；上述补偿谐波的角度所对应的第二子预设值，在本实施例中可设置为1/100。

在一个实施例中，在上述三相电压中的谐波状况未得到改善的基础之上，若第一补偿谐波小于第二补偿谐波，说明补偿谐波呈现减少趋势，则需进行反向修改，得到将第一补偿谐波增加第一预设值的修改信息，从而可得到对应预设类型谐波的补偿谐波，以减少三相电压中的谐波含量。

综上，终端设备根据谐波幅值、上一次谐波幅值、第二补偿谐波和第一补偿谐波进行寻优，得到对第一补偿谐波进行修改的修改信息，从而根据修改信息得到当前补偿谐波，具体寻优算法如下所示：

其中，上述A^k+1为当前补偿谐波的谐波幅值；上述λ^k+1为当前补偿谐波的角度；上述A^k为第一补偿谐波的谐波幅值；上述λ^k为第一补偿谐波的角度；上述A^k-1为第二补偿谐波的谐波幅值；上述λ^k-1为第二补偿谐波的角度；上述J^k为谐波幅值；上述J^k-1为上一次谐波幅值；上述α为上述第一子预设值，上述β为上述第二子预设值，上述α和β为步进常数，两者采用不同系数可调整谐波消除的稳定时间和稳态效果。

在一个实施例中，上述得到将第一补偿谐波减少第一预设值的修改信息，包括：若第一补偿谐波为根据第二补偿谐波中的谐波幅值进行寻优得到的，则得到将第一补偿谐波中的谐波角度减少第一预设值的修改信息。

在本实施例中，终端设备可对补偿谐波的谐波幅值和角度顺序调整，以提升补偿谐波调节的准确性，因此，若第一补偿谐波为根据第二补偿谐波中的谐波幅值进行寻优得到的，说明上一次对补偿谐波进行调节的是补偿谐波的谐波幅值，故当前需进行调节的则是补偿谐波的角度，从而得到将第一补偿谐波中的谐波角度减少预设第一预设值的修改信息。

步骤S303、将当前补偿谐波注入至载波中，以对三相电压中谐波进行调节。

在本实施例中，终端设备将所确定出来的当前补偿谐波注入至载波中，按照PWM调制的原理，若在载波中注入当前补偿谐波，例如低次谐波中的五次谐波，则会导致逆变器的输出电压中产生对应的五次谐波，该输出电压经过二阶LC滤波后会将所注入的五次谐波传输至变压器副边及辅助系统输出端，以达到对三相电压中谐波进行调节的目的，如图7所示，图7所示为未进行调节的波形曲线图，图中的U_1th为基波，图中的U_5th为五次谐波。在修改当前补偿谐波的谐波幅值和/或角度后，得到该五次谐波对应的补偿谐波后，将所修改的补偿谐波注入至载波中进行调节后，令逆变器输出对应的五次谐波对负载所引入的五次谐波进行调节，得到图8，图8为调节后的波形曲线图，图中的V_a为五次谐波调节后的曲线，从而通过上述调节，提升了辅助电源系统输出的电压质量。

步骤S304、若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对上述当前补偿谐波继续进行修改，直至上述调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值。

在本实施例中，终端设备会检测上述当前补偿谐波对三相电压中谐波进行调节后的三相电压中谐波含量，若检测到的谐波大于预设阈值，则说明需继续对用于调节三相电压中谐波的补偿谐波进行修改，直至修改后的补偿谐波对三相电压中谐波进行调节后的谐波小于或等于预设阈值，说明当前辅助电源中的谐波已调至合适范围，则不再对补偿谐波进行修改，按照最终确定的补偿谐波，持续对三相电压中的负载谐波进行调节，从而消除三相电压中的负载谐波即可。其中，可按照上述寻优算法继续对补偿谐波进行修改。

可以理解的是，在调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值之后，终端设备可每隔预设时间对三相电压中谐波进行检测，以防止三相电压中谐波由于某些突发状况而突然升高，若检测到三相电压中谐波大于预设阈值，则继续对补偿谐波进行修改，直至三相电压中谐波小于或等于预设阈值。

本申请实施例中获取工频电源输出的三相电压，确定三相电压中谐波的谐波幅值，从而得到辅助电源系统的输出电压中的谐波的含量，再根据上述谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据修改信息对上述第一补偿谐波进行修改，确定出上述辅助电源系统的输出电压中的谐波所对应的当前补偿谐波，而上述第一补偿谐波为调节得到三相电压的补偿谐波。上述通过寻优算法来确定当前补偿谐波，可应用于不同的拓扑结构，从而提升补偿谐波确定的适用性，再将所确定的当前补偿谐波注入至载波中，以对上述三相电压中谐波进行调节，若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对当前补偿谐波继续进行修改，直至调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值，以达到消除存在隔离变压器的辅助电源系统上的谐波的目的，从而提升了辅助电源系统的电能质量。

应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。

对应于上文所述的一种谐波消除方法，图9所示为本申请实施例中一种谐波消除装置的结构示意图，如图9所示，上述谐波消除装置可以包括：

获取模块901，用于获取工频电源输出的三相电压，确定三相电压中谐波的谐波幅值。

寻优模块902，用于根据谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据修改信息对第一补偿谐波进行修改，确定当前补偿谐波；上述第一补偿谐波为调节得到三相电压的补偿谐波。

调节模块903，用于将当前补偿谐波注入至载波中，以对三相电压中谐波进行调节。

循环模块904，用于若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对当前补偿谐波继续进行修改，直至调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值。

在一个实施例中，上述获取模块901可以包括：

第一获取子模块，用于根据预设类型的带通滤波器获取预设时间段内的预设类型谐波的交流分量。

计算子模块，用于根据滑动平均滤波算法对交流分量进行计算，确定谐波幅值。

在一个实施例中，上述获取子模块可以包括：

第一获取单元，用于获取预设类型谐波的角频率和阻尼系数。

函数确定单元，用于根据角频率和阻尼系数确定预设类型谐波的传递函数。

乘积计算单元，用于计算三相电压和传递函数的乘积，得到预设类型谐波的交流分量。

在一个实施例中，上述获取子模块可以包括：

周期确定单元，用于确定三相电压中基波的时间周期。

第二获取单元，用于根据预设类型的带通滤波器获取预设时间段内的预设类型谐波的采样值；上述预设时间段根据基波的时间周期所确定。

绝对值计算单元，用于对预设时间段内的预设类型谐波的采样值进行求绝对值计算，得到预设时间段内的预设类型谐波的交流分量。

在一个实施例中，上述计算子模块可以包括：

选取单元，用于从预设时间段内的预设类型谐波的交流分量中随机连续选取指定时间段的交流分量；上述指定时间段为预设时间段长度的一半。

均值计算单元，用于根据滑动平均滤波算法对指定时间段的交流分量进行均值计算，确定谐波幅值。

在一个实施例中，上述寻优模块902可以包括：

第二获取子模块，用于获取上一次谐波幅值、第二补偿谐波；上述上一次谐波幅值为上一次所获取的三相电压中谐波的谐波幅值；上述第二补偿谐波为调节得到上一次所获取的三相电压的补偿谐波。

处理子模块，用于当谐波幅值小于上一次谐波幅值时，对第二补偿谐波和第一补偿谐波进行比对处理，确定出第一补偿谐波的修改信息。

在一个实施例中，上述处理子模块可以包括：

补偿谐波得到单元，用于当第一补偿谐波小于第二补偿谐波时，得到将第一补偿谐波减少第一预设值的修改信息。

在一个实施例中，上述补偿谐波得到单元可以包括：

寻优子单元，用于若第一补偿谐波为根据第二补偿谐波中的谐波幅值进行寻优得到的，则得到将第一补偿谐波中的谐波角度减少第一预设值的修改信息。

本申请实施例中获取工频电源输出的三相电压，确定三相电压中谐波的谐波幅值，从而得到辅助电源系统的输出电压中的谐波的含量，再根据上述谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据修改信息对上述第一补偿谐波进行修改，确定出上述辅助电源系统的输出电压中的谐波所对应的当前补偿谐波，而上述第一补偿谐波为调节得到三相电压的补偿谐波。上述通过寻优算法来确定当前补偿谐波，可应用于不同的拓扑结构，从而提升补偿谐波确定的适用性，再将所确定的当前补偿谐波注入至载波中，以对上述三相电压中谐波进行调节，若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对当前补偿谐波继续进行修改，直至调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值，以达到消除存在隔离变压器的辅助电源系统上的谐波的目的，从而提升了辅助电源系统的电能质量。

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，上述描述的装置和模块的具体工作过程，可以参考前述系统实施例以及方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图10为本申请实施例提供的终端设备的结构示意图。为了便于说明，仅示出了与本申请实施例相关的部分。

如图10所示，该实施例的终端设备10包括：至少一个处理器100(图10中仅示出一个)，与上述处理器100连接的存储器101，以及存储在上述存储器101中并可在上述至少一个处理器100上运行的计算机程序102，例如谐波消除程序。上述处理器100执行上述计算机程序102时实现上述各个谐波消除方法实施例中的步骤，例如图3所示的步骤S301至S304。或者，上述处理器100执行上述计算机程序102时实现上述各装置实施例中各模块的功能，例如图9所示模块901至904的功能。

示例性的，上述计算机程序102可以被分割成一个或多个模块，上述一个或者多个模块被存储在上述存储器101中，并由上述处理器100执行，以完成本申请。上述一个或多个模块可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述上述计算机程序102在上述终端设备10中的执行过程。例如，上述计算机程序102可以被分割成获取模块901、寻优模块902、调节模块903、循环模块904，各模块具体功能如下：

获取模块901，用于获取工频电源输出的三相电压，确定三相电压中谐波的谐波幅值；

寻优模块902，用于根据谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据修改信息对第一补偿谐波进行修改，确定当前补偿谐波；上述第一补偿谐波为调节得到三相电压的补偿谐波；

调节模块903，用于将当前补偿谐波注入至载波中，以对三相电压中谐波进行调节；

循环模块904，用于若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对当前补偿谐波继续进行修改，直至调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值。

上述终端设备10可包括，但不仅限于，处理器100、存储器101。本领域技术人员可以理解，图10仅仅是终端设备10的举例，并不构成对终端设备10的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。

所称处理器100可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，该处理器100还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

上述存储器101在一些实施例中可以是上述终端设备10的内部存储单元，例如终端设备10的硬盘或内存。上述存储器101在另一些实施例中也可以是上述终端设备10的外部存储设备，例如上述终端设备10上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，上述存储器101还可以既包括上述终端设备10的内部存储单元也包括外部存储设备。上述存储器101用于存储操作系统、应用程序、引导装载程序(Boot Loader)、数据以及其他程序等，例如上述计算机程序的程序代码等。上述存储器101还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将上述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、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。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，上述模块或单元的划分，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，例如多个单元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讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

上述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

上述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，上述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，上述计算机程序包括计算机程序代码，上述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。上述计算机可读介质至少可以包括：能够将计算机程序代码携带到拍照装置/终端设备的任何实体或装置、记录介质、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，RandomAccess Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质。例如U盘、移动硬盘、磁碟或者光盘等。在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不可以是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种谐波消除方法，其特征在于，包括：

获取工频电源输出的三相电压，确定所述三相电压中谐波的谐波幅值；

根据所述谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据所述修改信息对所述第一补偿谐波进行修改，确定当前补偿谐波；所述第一补偿谐波为调节得到所述三相电压的补偿谐波；

将所述当前补偿谐波注入至载波中，以对所述三相电压中谐波进行调节；

若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对所述当前补偿谐波继续进行修改，直至所述调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值；

其中，所述根据所述谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，包括：

获取上一次谐波幅值和第二补偿谐波；所述上一次谐波幅值为上一次所获取的三相电压中谐波的谐波幅值；所述第二补偿谐波为调节得到所述上一次所获取的三相电压的补偿谐波；

当所述谐波幅值小于所述上一次谐波幅值时，对所述第二补偿谐波和所述第一补偿谐波进行比对处理，确定出所述第一补偿谐波的修改信息。

2.如权利要求1所述的谐波消除方法，其特征在于，所述确定所述三相电压中谐波的谐波幅值，包括：

根据预设类型的带通滤波器获取预设时间段内的预设类型谐波的交流分量；

根据滑动平均滤波算法对所述交流分量进行计算，确定所述谐波幅值。

3.如权利要求2所述的谐波消除方法，其特征在于，所述根据预设类型的带通滤波器获取预设时间段内的预设类型谐波的交流分量，包括：

获取所述预设类型谐波的角频率和阻尼系数；

根据所述角频率和阻尼系数确定所述预设类型谐波的传递函数；

计算所述三相电压和所述传递函数的乘积，得到所述预设类型谐波的交流分量。

4.如权利要求2所述的谐波消除方法，其特征在于，所述根据预设类型的带通滤波器获取预设时间段内的预设类型谐波的交流分量，包括：

确定所述三相电压中基波的时间周期；

根据预设类型的带通滤波器获取预设时间段内的预设类型谐波的采样值；所述预设时间段根据所述基波的时间周期所确定；

对所述预设时间段内的预设类型谐波的采样值进行求绝对值计算，得到所述预设时间段内的预设类型谐波的交流分量。

5.如权利要求4所述的谐波消除方法，其特征在于，所述根据滑动平均滤波算法对所述交流分量进行计算，确定所述谐波幅值，包括：

从所述预设时间段内的预设类型谐波的交流分量中随机连续选取指定时间段的交流分量；所述指定时间段为所述预设时间段长度的一半；

根据所述滑动平均滤波算法对所述指定时间段的交流分量进行均值计算，确定所述谐波幅值。

6.如权利要求1所述的谐波消除方法，其特征在于，所述对所述第二补偿谐波和所述第一补偿谐波进行比对处理，确定出所述第一补偿谐波的修改信息，包括：

当所述第一补偿谐波小于所述第二补偿谐波时，得到将所述第一补偿谐波减少第一预设值的修改信息。

7.如权利要求6所述的谐波消除方法，其特征在于，所述得到将所述第一补偿谐波减少第一预设值的修改信息，包括：

若所述第一补偿谐波为根据所述第二补偿谐波中的谐波幅值进行寻优得到的，则得到将所述第一补偿谐波中的谐波角度减少第一预设值的修改信息。

8.一种谐波消除装置，其特征在于，包括：

获取模块，用于获取工频电源输出的三相电压，确定所述三相电压中谐波的谐波幅值；

寻优模块，用于根据所述谐波幅值以预设的寻优算法确定出第一补偿谐波的修改信息，根据所述修改信息对所述第一补偿谐波进行修改，确定当前补偿谐波；所述第一补偿谐波为调节得到所述三相电压的补偿谐波；

调节模块，用于将所述当前补偿谐波注入至载波中，以对所述三相电压中谐波进行调节；

循环模块，用于若调节后的三相电压中谐波大于预设阈值，则对所述当前补偿谐波继续进行修改，直至所述调节后的三相电压中谐波小于或等于预设阈值；

其中，所述寻优模块具体用于：

获取上一次谐波幅值和第二补偿谐波；所述上一次谐波幅值为上一次所获取的三相电压中谐波的谐波幅值；所述第二补偿谐波为调节得到所述上一次所获取的三相电压的补偿谐波；

当所述谐波幅值小于所述上一次谐波幅值时，对所述第二补偿谐波和所述第一补偿谐波进行比对处理，确定出所述第一补偿谐波的修改信息。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至7任一项所述的一种谐波消除方法的步骤。

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