CN117060412B - 基于voc逆变器的有源滤波抑制谐波方法、系统及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法、系统及设备，涉及有源滤波抑制谐波领域，该方法包括：在虚拟振荡电路与外电路之间增设不同倍数的电压增益环节以及电流增益环节，设置不同电压电流等级的VOC逆变器，计算振荡电路的微分方程；根据所述振荡电路的微分方程确定控制器平均系统的微分方程；基于所述控制器平均系统的微分方程，保证所述振荡电路自同步的充分调节，对VOC控制器进行参数设计；基于所述控制器平均系统的微分方程，结合参数设计结果，制定基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略以进行有源滤波抑制谐波。本发明能够降低计算量以及加快响应时间。
Description
技术领域
本发明涉及有源滤波抑制谐波领域，特别是涉及一种基于虚拟振荡器控制(Virtual Oscillator Control，VOC)逆变器的有源滤波抑制谐波方法、系统及设备。
背景技术
近年来，电力系统中的谐波电流问题越来越多，特别是随着以电力电子元件为基础的可再生能源的广泛应用和发展，电网电压发生了畸变，电力系统发生故障或失稳的概率也随之增加。相比于传统的同步发电机组，新能源机组并网的调节速度更快，灵活性更高，但大规模电力电子器件的馈入降低了电网的“惯性”，从而引发了电力系统的谐波问题。因此，如何有效抑制谐波振荡是当前“双高”系统稳定性问题的重点研究内容。
现有抑制谐波振荡方法存在的问题：
目前抑制谐波振荡的方法主要包括有源阻尼和有源滤波两种方法。有源阻尼的本质是对系统谐振峰值附近对应的输出频率成分的反馈控制，当该反馈为负反馈且反馈程度越深，谐振峰值的抑制效果越好。实现有源阻尼的重要途径之一为阻抗重塑技术，但由于各频段的阻抗特性存在频带重叠效应，针对某个特定频段的阻抗重塑的同时也会影响其他频段的阻抗特性，从而导致其他频段的阻抗特性由满足边界稳定条件变为不满足稳定性边界条件，进而引发其他频段发生新的振荡问题；有源滤波方法则是通过将反相的电流谐波注入电网来补偿非线性负载的畸变电流，从而达到消除谐波的目的，为了避免锁相环动态引起的电力系统不稳定，一般通过滤波或增加反馈控制改善系统稳定性，而改进的前馈控制方案在修正输出阻抗的同时有效抑制了并网电流中的低次谐波，但由于锁相环、逆变器控制和电力系统均为非线性的，在进行dq坐标变换或阻抗建模时计算繁杂且耗时较多。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法、系统及设备，能够降低计算量，加快响应时间。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法，包括：
在虚拟振荡电路与外电路之间增设不同倍数的电压增益环节以及电流增益环节，设置不同电压电流等级的VOC逆变器，计算振荡电路的微分方程；
根据所述振荡电路的微分方程确定控制器平均系统的微分方程；
基于所述控制器平均系统的微分方程，保证所述振荡电路自同步的充分调节，对VOC控制器进行参数设计；所述参数设计包括设计电流增益和电压增益、设计电压调节参数以及设计谐波振荡器参数，其中，所述电压调节参数包括电导以及受控电流源立方系数，所述谐波振荡器参数包括电感的电感值和电容的电容值；
基于所述控制器平均系统的微分方程，结合参数设计结果，制定基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略；所述有源滤波抑制谐波策略将VOC逆变器输出的补偿电流作为输入电流注入电网中，并采用所述VOC逆变器模拟线性极限环振荡器的特性；
根据所述有源滤波抑制谐波策略进行有源滤波抑制谐波。
可选的，所述振荡电路的微分方程为：
其中，L为电感；iL为虚拟振荡器电感电流；v为逆变器的终端电压；Kv为电压增益倍数；C为电容；α为受控电流源立方系数；Ki为电流增益倍数；σ为电导。
可选的，根据所述振荡电路的微分方程确定控制器平均系统的微分方程，具体包括：
在笛卡尔坐标系下，结合时域方程以及非线性振荡器平均模型的稳态极限环将所述振荡电路的微分方程改写为以电压幅值有效值和瞬时相位为目标的控制器状态空间模型；
根据极坐标变换方程确定所述控制器状态空间模型的极坐标形式；
利用平均化法简化所述极坐标形式，确定周期系统对应的平均系统；
利用所述平均系统确定控制器平均系统的微分方程。
可选的，所述电压增益的电压增益倍数为：其中，Kv为电压增益倍数；/>为稳态开路电压；
所述电流增益的电流增益倍数为：其中，Ki为电流增益倍数；/>为逆变器最小终端电压；/>为最大额定负载。
可选的，设计电压调节参数，具体包括：
根据所述稳态开路电压以及所述逆变器最小终端电压确定电导；
根据所述电导确定受控电流源立方系数。
可选的，设计谐波振荡器参数，具体包括：
根据所述控制器平均系统的微分方程的频率调节特性确定逆变器频率公式；
基于最大频率偏差，根据所述电流增益倍数以及电压增益倍数求解所述逆变器频率公式，在允许的所述逆变器最小终端电压下输出最大无功功率，确定所述电容值的下界；
根据所述控制器平均系统的微分方程确定常微分方程；所述常微分方程为电压动态响应；
根据所述常微分方程确定上升时间；
根据所述电导以及所述上升时间确定所述电容值的上界；
根据所述电容值的下界、所述电容值的上界以及谐振频率确定所述电感的电感值。
可选的，所述补偿电流Icompensation(t)为Icompensation(t)＝-ILoad.a.reactive(t)+ILoad.a.harmonic(t)；其中，ILoad.a.reactive(t)为电流的谐波分量；ILoad.a.harmonic(t)为负载的基频无功分量。
一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波系统，包括：
振荡电路的微分方程计算模块，用于在虚拟振荡电路与外电路之间增设不同倍数的电压增益环节以及电流增益环节，设置不同电压电流等级的VOC逆变器，计算振荡电路的微分方程；
控制器平均系统的微分方程确定模块，用于根据所述振荡电路的微分方程确定控制器平均系统的微分方程；
参数设计模块，用于基于所述控制器平均系统的微分方程，保证所述振荡电路自同步的充分调节，对VOC控制器进行参数设计；所述参数设计包括设计电流增益和电压增益、设计电压调节参数以及设计谐波振荡器参数，其中，所述电压调节参数包括电导以及受控电流源立方系数，所述谐波振荡器参数包括电感的电感值和电容的电容值；
有源滤波抑制谐波策略制定模块，用于基于所述控制器平均系统的微分方程，结合参数设计结果，制定基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略；所述有源滤波抑制谐波策略将VOC逆变器输出的补偿电流作为输入电流注入电网中，并采用所述VOC逆变器模拟线性极限环振荡器的特性；
有源滤波抑制谐波运行模块，用于根据所述有源滤波抑制谐波策略进行有源滤波抑制谐波。
一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法。
一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供了一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法、系统及设备，在虚拟振荡电路与外电路之间增设不同倍数的电压增益环节以及电流增益环节，设置不同电压电流等级的VOC逆变器，计算振荡电路的微分方程，制定了基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略以进行有源滤波抑制谐波。基于VOC逆变器具有更快的响应速度、更强的鲁棒性以及更小的能量损耗，补偿效果更好，总谐波失真更低，减少了功率波纹，且基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略将VOC逆变器输出的补偿电流作为输入电流注入电网中，并采用所述VOC逆变器模拟线性极限环振荡器的特性，具有全局同步能力，不依赖于系统的初始条件，自发地趋于同步振荡；此外，基于VOC逆变器并网时不需要使用锁相环，从而避免了锁相环带来的响应慢、计算复杂以及耗时长等一系列问题，控制精度不会受到系统中谐波电流的干扰，能够更好地适应非线性网络。
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他的附图。
图1为本发明所提供的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法流程图；
图2为本发明所提供的VOC逆变器的结构图；
图3为本发明所提供的原始非线性模型和平均模型的叠加稳态极限环示意图；
图4为本发明所提供的并联有源滤波器(Shunt Active Power Filter，SAPF)的控制框图；
图5为本发明所提供的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略结构示意图；
图6为本发明所提供的不采用滤波器的电流动态响应示意图；
图7为本发明所提供的采用有源阻尼的电流动态响应示意图；
图8为本发明所提供的采用基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略的电流动态响应示意图；
图9为本发明所提供的不采用滤波器的电流的FFT频谱图；
图10为本发明所提供的采用有源阻尼的电流的FFT频谱图；
图11为本发明所提供的采用基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略的电流的FFT频谱图；
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法、系统及设备，能够降低计算量以及加快响应时间。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
如图1所示，本发明提供了一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法，包括：
步骤101：在虚拟振荡电路与外电路之间增设不同倍数的电压增益环节以及电流增益环节，设置不同电压电流等级的VOC逆变器，计算振荡电路的微分方程。
在实际应用中，采用基于范德波尔振荡电路的虚拟振荡器控制，其结构如图2所示，其中，i为VOC逆变器出口电流；v为逆变器的终端电压；vc为虚拟振荡器出口电压；Kv为电压增益倍数；σ为电导；L为电感；iL为虚拟振荡器电感电流；C为电容；α为受控电流源立方系数；Ki为电流增益倍数；VDC为直流电压；CDC为直流电容；vout为VOC逆变器出口电压；Cf为滤波电容；Lf为滤波电感；Lg为线路电感；vw为并网电压；电路结构主要由三部分并联连接组成：i)谐振LC回路：该回路设置系统频率，谐振频率ii)非线性电压相关电流源：该电流源可以维持振荡，其函数为is＝αv3，其中，α为一个正常数；iii)负电导阻尼元件：-1/σ。
由于不同型号逆变器的额定电压和额定电流有所差异，为了满足不同逆变器的性能指标，需要分别设计不同振荡电路的参数。然而对非线性振荡电路的设计是非常复杂的，因此选择在虚拟振荡电路与外电路之间增设一个Kv倍的电压增益环节与Ki倍的电压增益环节，便于设计不同电压电流等级的逆变器。由图2可知，振荡电路的微分方程为：
步骤102：根据所述振荡电路的微分方程确定控制器平均系统的微分方程。
时域方程v(t)可以表示为：
其中，ω为频率，φ(t)为电压瞬时相位，V(t)为控制器平均系统电压，θ(t)为控制器平均系统电压初始相位。此时，给出以下定义以简化方程符号，便于得出对应非线性振荡器平均模型的稳态极限环：
其中，ε为与L和C参数相关的参数简化定义；g(v)为与v和β参数相关的参数简化定义；β为与Kv、α和σ参数相关的参数简化定义。
在笛卡尔坐标系下，结合式(2)和式(3)，将式(1)改写为以电压幅值有效值和瞬时相位为目标的控制器状态空间模型，选择电感电流iL和v为状态变量，且x:＝KvεiL，y:＝v，并把时间变量t变换为τ，状态空间模型如下式所示：
其中，x为等效状态变量KvεiL；y为等效状态变量v；为x的导数；/>为y的导数。
其中，时间常数定义极坐标变换为：
其中，V为平均系统电压幅值；φ为平均系统电压相位。
由式(5)可得状态方程(4)的极坐标形式为：
其中，为V的导数；/>为φ的导数；g为式(3)中的g(v)。
在式(6)的基础上，利用平均化法对其作简化分析，该方法是一种解非线性微分方程的渐进法，适用于具有以下形式的系统：
式中，ε为正参数，且系统为周期系统，令周期为T1，即：
f(t,x,ε)＝f(t+T1,x,ε) (8)
该系统对应的平均系统为
其中，为平均系统状态变量导数，/>为与平均状态变量x对应的平均系统函数。
其中，s为频域算子；为平均系统状态变量。
平均化法的思想是利用式(9)表示的平均系统近似替代式(7)表示的非线性系统。通过以上初始条件，经过推导可以得出控制器平均系统的微分方程为：
其中，为VOC逆变器的平均电压；/>为VOC逆变器的平均相位；/>和/>分别为控制逆变器的平均有功功率和无功功率输出，可以得出电压幅值和相位动态分别与逆变器的/>和/>直接相关，因此以上平均系统的微分方程可以用于合成虚拟振荡器，使逆变器在正弦稳态下满足电压和频率调节规范。
图3分别绘制了稳态时的平均系统相轨迹和原本非线性系统相轨迹，其中，Veq为VOC逆变器等效电压，ωeq为VOC逆变器等效角速度，ε为与L和C参数相关的参数简化定义。平均系统的相轨迹为一个标准圆形，而非线性系统的相轨迹有一定程度的畸变，这意味着v中含有少量的高次谐波。ε越小，则两条相轨迹越接近，振荡器越接近正弦振荡。
步骤103：基于所述控制器平均系统的微分方程，保证所述振荡电路自同步的充分调节，对VOC控制器进行参数设计；所述参数设计包括设计电流增益和电压增益、设计电压调节参数以及设计谐波振荡器参数，其中，所述电压调节参数包括电导以及受控电流源立方系数，所述谐波振荡器参数包括电感的电感值和电容的电容值。
为了使负载电压和系统频率满足性能指标，对VOC控制器进行参数设计。首先明确了保证振荡电路自同步的充分条件，在此前提下，分别对控制器中i)电流增益Ki和电压增益Kv，ii)电压调节参数σ和α，iii)谐波振荡器参数L和C进行设计。
A.系统同步条件：
VOC控制利用了振荡电路的“共振”特性，让逆变器模拟振荡电路，无论逆变器之间初始的相位差、电压差等状态变量为何值，都能使并联的逆变器同步。VOC逆变器之间的功角稳定区间是全局的，因此其同步能力不依赖于惯性，而依赖于产生“共振”的条件。
设Zline＝Rline+jωLf为逆变器输出滤波器阻抗，Zosc为电导、电感和电容并联支路阻抗，且二者在电路中并联，Rline为逆变器输出滤波器电阻，根据Barbalat引理，可得系统具有自发同步性的充分条件为：
其中||·||2为欧几里得范数，由上式可知，同步条件取决于两个设计参数电流和电压增益，而这些参数的取值取决于电压和额定功率，下面将对设计参数进行研究。
B.电压和电流增益：
由图1可知，参数Kv和Ki分别决定了逆变器和VOC电路终端电压和输出电流之间的电压和电流比例。在选择Kv时，使电容电压为1VRMS，逆变器端电压等于稳态开路电压选择Ki时，当逆变器输出电流为1A时，其负载为最大额定负载/>Kv和Ki的值如下式所示：
其中，为平均系统电压最小值。
在求解稳态开路电压时，由式(11)可得逆变器功率平衡条件：
其中，和/>分别平均电压幅值和有功功率输出，其正根为：
然后将代入式(16)，则可以得到逆变器的开路电压：
C.电压调节参数σ和α的设计：
由式(16)的电压调节特性可对电导σ和受控电流源立方系数α进行设计。在设计时，必须保证逆变器终端平衡电压满足/>以确保/>
由式(14)和式(19)可知，在确定Kv的前提下，此时，
然后将和/>代入式(16)中，则可以得到：
将式(14)和式(18)代入式(19)，化简为：
由式(20)可解出电导：
最后由式(18)可求得受控电流源立方系数α。
D.谐波振荡器参数L和C的设计：
谐波振荡器参数L和C是由频率调节特性、上升时间和三次谐波与基频的比值决定的。由式(12)的频率调节特性，可得逆变器频率ωeq：
其中，为平均系统等效无功功率。
根据设计输入的最大频率偏差|Δω|max，将式(14)的Kv和Ki代入式(22)，在允许的最小终端电压下输出最大无功功率，可得电容C的下界/>为：
其中，是逆变器可以获得的最大平均无功功率。
令式(11)的可以得到电压动态响应：
对该常微分方程两边积分，上下限设为和/>可求得上升时间trise：
结合式(21)和式(25)，取允许的最大上升时间作为设计输入，可得电容C的上界/>为：
最后，根据三次谐波与基频之比δ3:1：
以其最大比值为设计输入，结合式(21)和式(27)，可以得到电容C的额外下界：
其中，为三次谐波与基频之比；/>为根据三次谐波与基频之比得出的电容C的下界。
则由式(23)、(26)和(28)可确定电容C的范围，当满足以上条件时，电感L可由求得：
由此，谐波振荡器参数L和C可以确定。
步骤104：基于所述控制器平均系统的微分方程，结合参数设计结果，制定基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略；所述有源滤波抑制谐波策略将VOC逆变器输出的补偿电流作为输入电流注入电网中，并采用所述VOC逆变器模拟线性极限环振荡器的特性。
步骤105：根据所述有源滤波抑制谐波策略进行有源滤波抑制谐波。
有源电力滤波器主要用于补偿非线性负载的畸变电流。本发明应用的补偿系统称为有源滤波器(Active Power Filter，APF)或SAPF，通常由电压源逆变器(Voltage SourceInverter，VSI)组成，其输出通过去耦电感与电网相连。逆变器受电流控制，向电网注入电流，补偿负载吸收的电流。有源滤波器产生的注入补偿电流应为：
Icompensation(t)＝-ILoad.a.reactive(t)+ILoad.a.harmonic(t) (30)
其中，ILoad.a.reactive(t)和ILoad.a.harmonic(t)分别为电流的谐波分量和负载的基频无功分量。本发明采用id-iq控制策略来产生补偿电流。该补偿系统如图4所示，为直流电压；PLOSS为损耗有功功率；PI为PI控制器；ia为a相实际电流；ib为b相实际电流；ic为c相实际电流；a为a相；b为b相；c为c相；d为旋转坐标系的d轴；q为旋转坐标系的q轴；id为d轴实际电流；iq为q轴实际电流；HPF为高通滤波器；/>为经过高通滤波器滤波后的d轴电流；/>为经过高通滤波器滤波后的q轴电流；/>为补偿后的d轴电流；/>为补偿后的q轴电流；/>为q轴电流参考值；/>为产生的调制a相电流；/>为产生的调制b相电流；/>为产生的调制c相电流。
本发明在传统有源滤波器的基础上，结合VOC对逆变器进行有效控制，其整体结构如图5所示，其中，Lg为线路电感，Vdc为直流电压，VOC部分的参数设计见步骤103中所示。经过SAPF获得的参考电流被送入VOC控制，VOC将参考电流信号转换为相应的参考电压，然后以PWM周期施加到逆变器上，最后将逆变器输出的补偿电流注入电网。在新能源接入的低惯性电网中，由VOC控制的逆变器的功角稳定性不依赖于惯性，具有很强的鲁棒性。此外，它还能改善电网的惯性，增强系统稳定性。
为验证基于VOC逆变器的有源滤波抑制策略的动态性能，使用MATLAB/Simulink进行了仿真研究。仿真验证分别针对不采用滤波器、采用有源阻尼和采用本发明提出的抑制谐波策略的非线性负载进行。为了观察系统的动态性能，在t＝2.0s时设置了一个小扰动。动态响应曲线如图6-图8所示。图9-图11展示了t＝4.0s时三种情况的频谱图。
结果表明，本发明所提出的策略能有效消除非线性负载产生的谐波分量，从而提高电能质量。相反，与不使用任何滤波器的控制相比，如图9-图11所示，扰动后电流明显畸变，系统出现振荡。虽然有源阻尼策略在一定程度上减少了电流畸变，但频率耦合现象依然存在，系统趋于不稳定。从仿真验证结果可以看出，基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略对消除谐波非常有效。
本发明在SAPF中设计并实现了一种采用VOC的逆变器，作为一种非线性算法，具有更快的响应速度、更强的鲁棒性和更小的能量损耗，补偿效果更好，总谐波失真更低，且减少了功率纹波。首先给出VOC的基本结构和控制及其参数设计；然后对VOC的参数进行设计；接着提出基于VOC的有源滤波抑制谐波策略；最后在并网逆变器系统中应用抑制策略并通过仿真验证其有效性。相较于传统的控制策略，VOC的有源滤波抑制谐波策略具有以下几个方面的优势：
1)VOC策略只需要逆变器输出电流作为输入，不需要进行电压测量和功率计算以及使用功率滤波器来消除谐波从而获得下垂控制所需的平均输出功率。
2)VOC策略中的逆变器模拟非线性极限环振荡器的特性，具有全局同步能力，同时不依赖于系统的初始条件，自发地趋于同步振荡。
3)VOC在一个交流周期中地平均动态和下垂控制有类似的稳态特性，但其响应速度更快，鲁棒性更强，能量损失更少。
4)VOC逆变器并网时不需要使用锁相环，从而避免了锁相环带来的响应慢、计算复杂、耗时长等一系列问题，且其控制精度不会受到系统中谐波电流的干扰，能更好地适应非线性网络。
实施例二
为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波系统。
一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波系统，包括：
振荡电路的微分方程计算模块，用于在虚拟振荡电路与外电路之间增设不同倍数的电压增益环节以及电流增益环节，设置不同电压电流等级的VOC逆变器，计算振荡电路的微分方程。
控制器平均系统的微分方程确定模块，用于根据所述振荡电路的微分方程确定控制器平均系统的微分方程。
参数设计模块，用于基于所述控制器平均系统的微分方程，保证所述振荡电路自同步的充分调节，对VOC控制器进行参数设计；所述参数设计包括设计电流增益和电压增益、设计电压调节参数以及设计谐波振荡器参数，其中，所述电压调节参数包括电导以及受控电流源立方系数，所述谐波振荡器参数包括电感的电感值和电容的电容值。
有源滤波抑制谐波策略制定模块，用于基于所述控制器平均系统的微分方程，结合参数设计结果，制定基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略；所述有源滤波抑制谐波策略将VOC逆变器输出的补偿电流作为输入电流注入电网中，并采用所述VOC逆变器模拟线性极限环振荡器的特性。
有源滤波抑制谐波运行模块，用于根据所述有源滤波抑制谐波策略进行有源滤波抑制谐波。
实施例三
本发明实施例提供一种电子设备包括存储器及处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一提供的支持多方5G消息交互方法。
在实际应用中，上述电子设备可以是服务器。
在实际应用中，电子设备包括：至少一个处理器(processor)、存储器(memory)、总线及通信接口(Communications Interface)。
其中：处理器、通信接口、以及存储器通过通信总线完成相互间的通信。
通信接口，用于与其它设备进行通信。
处理器，用于执行程序，具体可以执行上述实施例所述的方法。
具体地，程序可以包括程序代码，该程序代码包括计算机操作指令。
处理器可能是中央处理器CPU，或者是特定集成电路ASIC(Application SpecificIntegrated Circuit)，或者是被配置成实施本发明实施例的一个或多个集成电路。电子设备包括的一个或多个处理器，可以是同一类型的处理器，如一个或多个CPU；也可以是不同类型的处理器，如一个或多个CPU以及一个或多个ASIC。
存储器，用于存放程序。存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。
基于以上实施例的描述，本申请实施例提供一种存储介质，其上存储有计算机程序指令，计算机程序指令可被处理器执行以实现任意实施例所述的方法
本申请实施例提供的支持多方5G消息交互系统以多种形式存在，包括但不限于：
(1)移动通信设备：这类设备的特点是具备移动通信功能，并且以提供语音、数据通信为主要目标。这类终端包括：智能手机(例如iPhone)、多媒体手机、功能性手机，以及低端手机等。
(2)超移动个人计算机设备：这类设备属于个人计算机的范畴，有计算和处理功能，一般也具备移动上网性能。这类终端包括：PDA、MID和UMPC设备等，例如iPad。
(3)便携式娱乐设备：这类设备可以显示和播放多媒体内容。该类设备包括：音频、视频播放器(例如iPod)，掌上游戏机，电子书，以及智能玩具和便携式车载导航设备。
(4)其他具有数据交互功能的电子设备。
至此，已经对本主题的特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作可以按照不同的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序，以实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理可以是有利的。
上述实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。
为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。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。
在一个典型的配置中，计算设备包括一个或多个处理器(CPU)、输入/输出接口、网络接口和内存。
内存可能包括计算机可读介质中的非永久性存储器，随机存取存储器(RAM)和/或非易失性内存等形式，如只读存储器(ROM)或闪存(flashRAM)。内存是计算机可读介质的示例。
计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、
数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带、磁盘存储或其他磁性存储设备
或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitory media)，如调制的数据信号和载波。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定事务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行事务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法，其特征在于，包括：
在虚拟振荡电路与外电路之间增设不同倍数的电压增益环节以及电流增益环节，设置不同电压电流等级的VOC逆变器，计算振荡电路的微分方程；
根据所述振荡电路的微分方程确定控制器平均系统的微分方程；
基于所述控制器平均系统的微分方程，保证所述振荡电路自同步的充分调节，对VOC控制器进行参数设计；所述参数设计包括设计电流增益和电压增益、设计电压调节参数以及设计谐波振荡器参数，其中，所述电压调节参数包括电导以及受控电流源立方系数，所述谐波振荡器参数包括电感的电感值和电容的电容值；
基于所述控制器平均系统的微分方程，结合参数设计结果，制定基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略；所述有源滤波抑制谐波策略将VOC逆变器输出的补偿电流作为输入电流注入电网中，并采用所述VOC逆变器模拟线性极限环振荡器的特性；
根据所述有源滤波抑制谐波策略进行有源滤波抑制谐波。
2.根据权利要求1所述的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法，其特征在于，所述振荡电路的微分方程为：
其中，L为电感；iL为虚拟振荡器电感电流；v为逆变器的终端电压；Kv为电压增益倍数；C为电容；α为受控电流源立方系数；Ki为电流增益倍数；σ为电导。
3.根据权利要求1所述的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法，其特征在于，根据所述振荡电路的微分方程确定控制器平均系统的微分方程，具体包括：
在笛卡尔坐标系下，结合时域方程以及非线性振荡器平均模型的稳态极限环将所述振荡电路的微分方程改写为以电压幅值有效值和瞬时相位为目标的控制器状态空间模型；
根据极坐标变换方程确定所述控制器状态空间模型的极坐标形式；
利用平均化法简化所述极坐标形式，确定周期系统对应的平均系统；
利用所述平均系统确定控制器平均系统的微分方程。
4.根据权利要求1所述的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法，其特征在于，所述电压增益的电压增益倍数为：其中，Kv为电压增益倍数；/>为稳态开路电压；
所述电流增益的电流增益倍数为：其中，Ki为电流增益倍数；/>为逆变器最小终端电压；/>为最大额定负载。
5.根据权利要求4所述的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法，其特征在于，设计电压调节参数，具体包括：
根据所述稳态开路电压以及所述逆变器最小终端电压确定电导；
根据所述电导确定受控电流源立方系数。
6.根据权利要求5所述的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法，其特征在于，设计谐波振荡器参数，具体包括：
根据所述控制器平均系统的微分方程的频率调节特性确定逆变器频率公式；
基于最大频率偏差，根据所述电流增益倍数以及电压增益倍数求解所述逆变器频率公式，在允许的所述逆变器最小终端电压下输出最大无功功率，确定所述电容值的下界；
根据所述控制器平均系统的微分方程确定常微分方程；所述常微分方程为电压动态响应；
根据所述常微分方程确定上升时间；
根据所述电导以及所述上升时间确定所述电容值的上界；
根据所述电容值的下界、所述电容值的上界以及谐振频率确定所述电感的电感值。
7.根据权利要求5所述的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法，其特征在于，所述补偿电流Icompensation(t)为Icompensation(t)＝-ILoad.a.reactive(t)+ILoad.a.harmonic(t)；其中，ILoad.a.reactive(t)为电流的谐波分量；ILoad.a.harmonic(t)为负载的基频无功分量。
8.一种基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波系统，其特征在于，包括：
振荡电路的微分方程计算模块，用于在虚拟振荡电路与外电路之间增设不同倍数的电压增益环节以及电流增益环节，设置不同电压电流等级的VOC逆变器，计算振荡电路的微分方程；
控制器平均系统的微分方程确定模块，用于根据所述振荡电路的微分方程确定控制器平均系统的微分方程；
参数设计模块，用于基于所述控制器平均系统的微分方程，保证所述振荡电路自同步的充分调节，对VOC控制器进行参数设计；所述参数设计包括设计电流增益和电压增益、设计电压调节参数以及设计谐波振荡器参数，其中，所述电压调节参数包括电导以及受控电流源立方系数，所述谐波振荡器参数包括电感的电感值和电容的电容值；
有源滤波抑制谐波策略制定模块，用于基于所述控制器平均系统的微分方程，结合参数设计结果，制定基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波策略；所述有源滤波抑制谐波策略将VOC逆变器输出的补偿电流作为输入电流注入电网中，并采用所述VOC逆变器模拟线性极限环振荡器的特性；
有源滤波抑制谐波运行模块，用于根据所述有源滤波抑制谐波策略进行有源滤波抑制谐波。
9.一种电子设备，其特征在于，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行如权利要求1-7中任一项所述的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的基于VOC逆变器的有源滤波抑制谐波方法。
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