WO2021233347A1 - 电网中的电能质量等级确定方法、装置、设备和存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电网中的电能质量等级确定方法、装置、设备和存储介质。所述方法包括：获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间。采用本方法能够提高电网中谐波电压和谐波电流的补偿精确度。

Description

电网中的电能质量等级确定方法、装置、设备和存储介质 技术领域

本申请涉及电网控制技术领域，特别涉及一种电网中的电能质量等级确定方法、装置、设备和存储介质。

背景技术

目前，有源滤波器(APF)在三相系统中被广泛应用，以减少谐波污染及改善电能质量，并且可以将有源滤波器看作受控电流源注入与电力电子设备、非线性负载产生的谐波电流相反的谐波电流，从而有效减少电流和电压波形中的失真。

传统技术中，使用dq0变换法检测的谐波电流与实际的补偿电流进行比较，将两者的比较结果作为滞环比较器的输入，该输入会产生令开关通断的PWM信号，进而调节补偿电流；使用dq0变换法检测的谐波电压生成PWM信号后进入串联型有源滤波器，进而控制逆变器开关通断，使其输出补偿电压信号注入电网补偿谐波电压。

然而，传统技术中是使用滞环比较器补偿dq0变换法检测的谐波电流，以及使用并联型有源滤波器补偿dq0变换法检测的谐波电压，导致谐波电压和谐波电流的补偿精确度不高。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够提高电网中谐波电压和谐波电流的补偿精确度的电网中的电能质量等级确定方法、装置、设备和存储介质。

一种电网中的电能质量等级确定方法，所述方法包括：

获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；

根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；

根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间；

根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。

在其中一个实施例中，还包括：

判断所述待补偿谐波电流是否大于所述实际补偿电流，且所述待补偿谐波电流与所述实际补偿电流的电流差值是否大于等于预设电流阈值；

若所述待补偿谐波电流大于所述实际补偿电流，且所述电流差值大于等于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流增大，最终输出第一谐波电流调节结果；

若所述待补偿谐波电流小于等于所述实际补偿电流，且所述电流差值小于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流减小，最终输出第二谐波电流调节结果；

其中，所述第一谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至增大至第一预设电流阈值时输出的电流，所述脉宽调制信号包括将所述待补偿谐波电流与实际补偿电流输入至滞环比较器后生成的信号，所述第二谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至减小至第二预设电流阈值时输出的电流。

在其中一个实施例中，还包括：所述第一谐波电流调节结果包括：采用

得到的结果，所述第二谐波电流调节结果包括：采用

得到的结果；

其中，i ^*为用于滞环控制切换时刻的补偿电流，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压，L _s为用于谐波电流补偿的滤波电感。

在其中一个实施例中，还包括：将由gh坐标系构成的矢量空间从0°为起始点、以设定角度间隔进行扇区划分，得到多个扇区；

获取每个扇区的扇区开关时间，并从获取得到的多个扇区开关时间中选取一个扇区开关时间作为所述目标开关时间；其中，所述扇区开关时间用于表征对应扇区下的逆变电路功率器件的开关时间；

将所述待补偿谐波电压输入至预先设置的谐波电压调节电路中，并将所述谐波电压调节模型电路的输出电压作为谐波电压调节结果；其中，所述谐波电压调节电路包括多组功率导通元件和负载元件按照预设连接方式连接，且所述多组功率导通元件根据所述目标开关时间导通或者截止。

在其中一个实施例中，还包括：采用下式计算扇区I开关时间至扇区VI开关时间：

其中，T _a、T _b、T _c分别为对应扇区的三相开关时间，u _{ref_g}为参考电压在gh坐标系下的g轴电压分量，u _{ref_h}为参考电压在gh坐标系下的h轴电压分量，T _s为每个功率导通元件的通断所需时间，V _{0_r}为零序参考电压，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压；i _sa、i _sb、i _sc分别为三相滤波电感所在支路的电流，且i _sa、i _sb、i _sc均以指向逆变器方向为正。

在一个实施例中，还包括：采用下式获取时刻t的三相待补偿谐波电流和时刻t的三相待补偿谐波电压：

其中，

分别为时刻t的三相待补偿谐波电流，i _a、i _b、i _c分别为锁相环在时刻t的三相电流，i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流；u _ac、u _bc、u _cc分别为时刻t的三相待补偿谐波电压，

分别为电网中电压在时刻t的三相正序分量，u _a、u _b、u _c 分别为电网中时刻t的三相电源电压。

在其中一个实施例中，还包括：所述i _a1、i _b1、i _c1为锁相环在时刻t的三相基波正序电流，包括：

和

其中，i _a1P、i _b1P、i _c1P分别为时刻t的三相基波正序有功电流分量，i _a1Q、i _b1Q、i _c1Q分别为时刻t的三相基波正序无功电流分量，G _P为锁相环在时刻t的三相有功电导分量经过低通滤波后得到的有功电导直流分量，G _Q为锁相环在时刻t的三相无功电导分量经过低通滤波后得到的无功电导直流分量，e _a、e _b、e _c分别为锁相环在时刻t的三相参考电压，I _1amp为锁相环的正序电流幅值，

为锁相环a相电压与基波正序电流夹角，ω为电网的角频率，ωt为电网在时刻t的相角变化。

在其中一个实施例中，还包括：对所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果进行傅里叶变换处理，得到电网侧电流和电压的总谐波畸变率；

判断所述总谐波畸变率是否满足预设畸变率阈值；

如果满足，则根据所述总谐波畸变率确定对应的目标等级；

如果不满足，则将t+lΔt作为新的t，将l+1作为新的l，继续执行所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率的步骤；直至得到所述目标等级；其中，l的取值为大于等于0的整数，l＝0、1、2、3、......，l为重新计算总谐波畸变率的次数且初值为0，Δt为预先设定的时间间隔。

在其中一个实施例中，还包括：所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率，包括采用下式得到的电流谐波畸变率和电压谐波畸变率：

其中，THD _I为电流谐波畸变率，I _k为第k次谐波电流有效值，I ₁为基波电流有效值，THD _U为电压谐波畸变率，U _k为第k次谐波电压有效值，U ₁为基波电压有效值。

一种电网中的电能质量等级确定装置，所述装置包括：

获取模块，用于获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；

第一调节模块，用于根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；

第二调节模块，用于根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间；

确定模块，用于根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；

根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；

根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间；

根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；

根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；

根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间；

根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。

上述电网中的电能质量等级确定方法、装置、设备和存储介质，其中所述电网中的电能质量等级确定方法首先获取电网中的待补偿谐波电流和待补偿谐波电压，并根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，以及根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理来得到谐波电流调节结果和谐波电压调节结果，以此通过所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果实现谐波电路的调节、通过所述待补偿谐波电压与目标开关时间实现对所述待补偿谐波电压的调节，避免了传统技术中使用滞环比较器补偿dq0变换法检测的谐波电流、使用串联型有源滤波器补偿dq0变换法检测的谐波电压导致的谐波电压和谐波电流的补偿精确度不高及计算量较大的问题，提高了谐波电流和谐波电压的补偿精确度及补偿速度；进一步地，根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级，以此实现获取谐波电流调节结果和谐波电压调节结果对应的电能质量的目标等级的目的，也能够实现当目标等级越高时所确定出的谐波电流调节结果和谐波电压调节结果的补偿精确度也越高的目的，提高了获取谐波电流调节结果和谐波电压调节结果的准确性和可靠性。

附图说明

图1为一个实施例中电网中的电能质量等级确定方法的流程示意图；

图2为另一实施例中电网中的电能质量等级确定方法的流程示意图；

图3为一个实施例中通过滞环控制器控制电流补偿逆变电路进行谐波电流补偿的示意图；

图4为再一实施例中电网中的电能质量等级确定方法的流程示意图；

图5为一个实施例中的有源滤波器电路图；

图6A为一个实施例中三电平3D-SVPWM的27个矢量的空间矢量图；

图6B为一个实施例中27种空间矢量在αβ坐标系与gh坐标系下的示意图；

图7为又一实施例中电网中的电能质量等级确定方法的流程示意图；

图8为又一实施例中电网中的电能质量等级确定方法的流程示意图；

图9为又一实施例中电网中的电能质量等级确定方法的流程示意图；

图10为又一实施例中电网中的电能质量等级确定方法的流程示意图；

图11为一个实施例中电网中的电能质量等级确定装置的结构框图；

图12为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

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

本申请提供的电网中的电能质量等级确定方法，其执行主体可以是电网中的电能质量等级确定装置，所述电网中的电能质量等级确定装置可以通过软件、硬件或者软硬件结合的方式实现成为计算机设备的部分或者全部。可选的，该计算机设备可以为个人计算机(Persodal Computer，PC)、便携式设备、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备等其它内设电能质量调节系统的电子设备，例如平板电脑、手机等等，本申请实施例对计算机设备的具体形式并不做限定。

需要说明的是，下述方法实施例的执行主体可以是上述计算机设备的部分或者全部。下述方法实施例以执行主体为计算机设备为例进行说明。

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种电网中的电能质量等级确定方法，包括以下步骤：

步骤S11，获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压。

其中，所述待检测谐波电流可以是根据FBD法检测到的谐波电流，所述待补偿谐波电压可以是根据dq0法检测到的谐波电压。

具体地，计算机设备在使用FBD法进行谐波电流检测时，可以将实际电路中的负载等效为理想电导元件，并可以设定实际电路中的功率都损耗在所述李想电导元件上，传输电路、开关器件等其它产生的各类损耗能量没有改变，然后可以将所述理想电导元件的等值电导与锁相环生成的三相参考电压之间的乘积，作为所述待补偿电流。

并且，计算机设备使用dq0法检测谐波电压时，可以首先根据电网中的谐波电压n次谐波正、负序幅值，以及电网中的谐波电压n次谐波正、负序初相位确定三相电压正序分量转化后的dq0坐标系下d轴正序分量和三相电压转化后的dq0坐标系下q轴正序分量，然后对所述d轴正序分量和所述q轴正序分量分别依次进行低通滤波处理、dq0反变化处理后，得到电网中的三相基波电压正序分量，再根据电网中的三相电源电压和所述三相基波电压正序分量，得到所述待补偿电压。

步骤S12，根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流。

具体地，计算机设备可以将所述待补偿谐波电流与实际补偿电流输入至滞环比较器中进行谐波电流调节，并且所述待补偿谐波电流可以包括三相待补偿谐波电流，所述实际补偿电流也可以包括三相实际补偿电流，所述滞环比较器的环宽为2h，然后可以将所述三相待补偿谐波电流与所述三相实际补偿电流的差值作为三相电流偏差，当所述三相电流偏差分别大于(或小于)h时，经滞环控制器控制电流补偿逆变电路a/b/c相的上(或下)桥臂的功率器件动作，具体调节过程如图2所示，可以包括以下子步骤：

步骤S121，判断所述待补偿谐波电流是否大于所述实际补偿电流，且所述待补偿谐波电流与所述实际补偿电流的电流差值是否大于等于预设电流阈值。

其中，所述预设电流阈值可以包括滞环比较器的半环宽。

具体地，计算机设备可以通过判断所述待补偿谐波电流与所述实际补偿电流的大小关系，以及所述电流差值与所述预设电流阈值之间的大小关系，确定控制滞环比较器驱动电流补偿逆变电路a/b/c相的上桥臂的功率器件动作或者确定控制滞环比较器驱动电流补偿逆变电路a/b/c相的下桥臂的功率器件动作，从而通过对实际补偿电流增大或减小实现对所述待补偿谐波电流的补偿处理。

在实际处理过程中，若所述待补偿谐波电流大于所述实际补偿电流，且所述电流差值大于等于所述预设电流阈值，进入步骤S122；反之，若所述待补偿谐波电流小于等于所述实际补偿电流，且所述电流差值小于所述预设电流阈值，进入步骤S123。

步骤S122，若所述待补偿谐波电流大于所述实际补偿电流，且所述电流差值大于等于所述 预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流增大，最终输出第一谐波电流调节结果；其中，所述第一谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至增大至第一预设电流阈值时输出的电流，所述脉宽调制信号包括将所述待补偿谐波电流与实际补偿电流输入至滞环比较器后生成的信号。

具体地，计算机设备可以如图3所示实现经滞环控制器控制电流补偿逆变电路a/b/c相的上桥臂的功率器件动作，达到对谐波电流的补偿操作，也即滞环控制器根据所述脉宽调制信号输出正电平，驱动上桥臂功率器件导通，变压变频器输出正电压，使得实际补偿电流增大，当增长到与待补偿谐波电流相等时，虽然滞环比较器的输入信号符号发生变化，但滞环控制器仍保持正电平输出，上桥臂功率器件依然导通，使得实际补偿电流继续增大，直到实际补偿电流和预设电流阈值之和与待补偿谐波电流相等时，滞环控制器翻转，输出负电平，关断上桥臂功率器件后导通下桥臂功率器件。经过逆变电路的谐波电流补偿，使得计算机设备中的谐波电流分量减小，从而最终输出第一谐波电流调节结果。

在实际处理过程中，计算机设备输出的第一谐波电流调节结果，包括采用

得到的结果；其中，i ^*为用于滞环控制切换时刻的补偿电流，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压，L _s为用于谐波电流补偿的滤波电感。可选地，逆变器电路可以包括图5中由12组绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)功率导通二极管、反并联二极管的器件组合、2个电容C ₁和C ₂构成的电路。

步骤S123，若所述待补偿谐波电流小于等于所述实际补偿电流，且所述电流差值小于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流减小，最终输出第二谐波电流调节结果；其中，所述第二谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至减小至第二预设电流阈值时输出的电流。

具体地，计算机设备也可以如图3所示实现经滞环控制器控制电流补偿逆变电路a/b/c相的下桥臂的功率器件动作，达到对谐波电流的补偿操作，也即滞环控制器根据所述脉宽调制信号输出负电平，驱动下桥臂功率器件导通，变压变频器输出负电压，使得实际补偿电流减小，当减小到与待补偿谐波电流相等时，虽然滞环比较器的输入信号符号发生变化，但滞环控制器仍保持负电平输出，下桥臂功率器件依然导通，使得实际补偿电流继续减小，直到实际补偿电流和预设电流阈值之差与待补偿谐波电流相等时，滞环控制器翻转，输出正电平，关断下桥臂功率器件后导通上桥臂功率器件。经过逆变电路的谐波电流补偿，从而使得系统中的谐波电流分量减小。

在实际处理过程中，计算机设备输出的第二谐波电流调节结果，包括采用

得到的结果。通过所述第一谐波电流调级结果和所述第二谐波电流调节结果的调节过程，能够有效降低计算机设备中的谐波电流分量，从而也能够有效提高计算机设备中有效电流的准确性和可靠性。

步骤S13，根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间。

具体地，计算机设备对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理的过程可以如图4所示，包括以下子步骤：

步骤S131，将由gh坐标系构成的矢量空间从0°为起始点、以设定角度间隔进行扇区划分，得到多个扇区。

具体地，计算机设备可以将由gh坐标系构成的矢量空间从0°为起始点、以60°为设定角度间隔进行扇区划分，得到扇区I、扇区II、扇区III、扇区IV、扇区V以及扇区VI。

在实际处理过程中，计算机设备可以先按2D-SVPWM法划分36个扇区完整计算各矢量的作用时间，再根据电压零序分量计算正负小矢量的作用时间，最后得到各开关的作用时间。经归纳发现开关时间只需根据参考矢量的相位划分为12个扇区进行计算，因此可以去除子扇区的划 分，减少了计算量，消除子扇区划分误差。直流侧电容电压通过零序分量间接控制上下电压平衡。变换器输出经滤波电感接到电网，每相有4个开关管，6个二极管，直流侧有上下两个电容。

如图5所示的滤波器中，有如下表达式：

式(1)中，L _s为滤波电感，R _s为电感寄生电阻；S _ua、S _ub、S _uc分别为a、b、c相上桥臂开关状态，S _da、S _db、S _dc分别为a、b、c相下桥臂开关状态，e _a、e _b、e _c分别为锁相环在时刻t的三相参考电压；C ₁、C ₂分别为直流侧电容，u _dc1、u _dc2分别为C ₁、C ₂对应的电压大小；i _sa、i _sb、i _sc分别为a、b、c相滤波电感所在支路的电流(以指向逆变器方向为正)。该式由abc坐标转化到αβ0坐标下需通过Clarke变换得到：

式(2)中，S _uα、S _uβ、S _u0为S _ua、S _ub、S _uc由abc坐标系转化到αβ0坐标系下的上桥臂开关状态；S _dα、S _dβ、S _d0为S _da、S _db、S _dc由abc坐标系转化到αβ0坐标系下的下桥臂开关状态；i _sα、i _sβ、i _s0为i _sa、i _sb、i _sc由abc坐标系转化到αβ0坐标系下的滤波电感所在支路的电流；e _α、e _β、e ₀为e _a、e _b、e _c由abc坐标系转化到αβ0坐标系下的电网电压。

三电平3D-SVPWM共有27个矢量，如图6A所示，有源滤波器左侧的逆变器模块，根据各相通断的功率管号，1、2通命名为S＝1；2、3通命名为S＝0；3、4通命名为S＝-1，三相的状态各不同可有3*3*3即27个矢量，其中6个大矢量，6个中矢量，12个小矢量和3个零矢量，具体矢量图详见表1。27种空间矢量在αβ0坐标系用直流电压V _dc单位化的值见附录表1，27种空间矢量在αβ坐标系与gh坐标系下的示意图如图6B所示。调制作用时间需通过gh坐标法转化后进行计算，将矢量空间(gh坐标系)从0°开始分为6个扇区(各60度)，每个区再分为4个子扇区。参考电压U _ref在gh坐标系中表示为(u _{ref_g},u _{ref_h})，αβ与abc坐标系的转换关系为：

式(3)中，u _{ref_g}为U _ref在gh坐标系下的g轴分量，u _{ref_h}为U _ref在gh坐标系下的h轴分量；直流电压V _dc的大小根据需要自行确定(可以包括u _dc1与u _dc2之和)，U _ref为根据三相以V _dc单位化后的值进行确定。

表1

再根据(u _{ref_g},u _{ref_h})的大小将6个扇区中每个扇区分为4个子扇区，划分方法为：

在计算各开关的通断时间时又根据参考矢量相位(u _{ref_g},u _{ref_h})将A区、C区分为A1、A2 与C1、C2。采用最近的矢量对开关作用时间进行拟合，拟合所需时间如附录表2所示(以第I扇区为例)。

表2

3D-SVPWM电压矢量作用时间为：

式(4)中，针对同一扇区内，V _αβ0r为αβ0坐标系下的参考电压矢量；V _αβ0zn、V _αβ0zp分别为αβ0坐标系下零矢量正、负小矢量的对应矢量；V _αβ0i、V _αβ0j分别为αβ0坐标系下其余矢量的对应矢量；T _zp、T _zn分别为零矢量正、负小矢量对应的作用时间；T _i、T _j分别为其余矢量分别对应的作用时间。

为方便计算先不考虑零矢量，同2D-SVPWM法在αβ坐标系下计算出3个矢量的作用时间为：

式(5)中，V _αβr为αβ坐标系下的参考电压矢量，V _αβi、V _αβj、V _αβz分别为αβ坐标系下的同一区内对应矢量，T _z为零矢量对应的作用时间。

再考虑零序分量计算零矢量的正负小矢量作用时间为：

式(6)中，V _{0_r}为零序参考电压；V _0i、V _0j、V _0zn、V _0zp分别为对应同一区下的不同矢量；T _z为零矢量的作用时间。

以第I扇区B子扇区为例，由式(4)得到：

然后得到基于gh坐标系下的SVPWM作用时间：

再计算得到零序分量表达式：

即：

由附表1知，V ₁、V ₁₂、V _01p、V _01n所对应的开关状态分别为(1,-1,-1)、(1,0,-1)、(1,0,0)、(0,-1,-1)。基于8段合成参考电压法，从零矢量的正矢量开始，每变一相开关状态，两侧对称，即顺序为(1,0,0)→(1,0,-1)→(1,-1,-1)→(0,-1,-1)→(1,-1,-1)→(1,0,-1)→(1,0,0)。该顺序内各开关状态所对应的开关时长依次为：

此处定义开关状态为0时为开关作用状态，则得到第I扇区B子扇区的三相开关作用时间为：

将式(4)中的B子扇区作用时间、式(10)代入式(11)中，得到电压补偿模块的三相有源滤波器的逆变模块开关的作用时间为：

经过(1)至(12)方式计算得到各子扇区的矢量作用时间，确定所有开关的作用时间由i _sb＜0、i _sb＞0分成两组，因此可以不用再区分子扇区，从而消除子扇区划分误差，也即确定将由gh坐标系构成的矢量空间划分为扇区I、扇区II、扇区III、扇区IV、扇区V以及扇区VI。

步骤S132，获取每个扇区的扇区开关时间，并从获取得到的多个扇区开关时间中选取一个扇区开关时间作为所述目标开关时间；其中，所述扇区开关时间用于表征对应扇区下的逆变电路功率器件的开关时间。

具体地，计算机设备可以针对由gh坐标系构成的矢量空间划分的多个扇区先确定目标扇区，所述目标扇区可以为参考矢量相位(u _{ref_g},u _{ref_h})所在位置对应的扇区，然后确定出所述目标扇区对应的目标扇区开关时间。

在实际处理过程中，逆变电路可以包括图5中12组IGBT、反并联二极管的器件组合构成的电路，逆变电路功率器件可以包括功率导通元件。

步骤S133，将所述待补偿谐波电压输入至预先设置的谐波电压调节电路中，并将所述谐波电压调节模型电路的输出电压作为谐波电压调节结果；其中，所述谐波电压调节电路包括多组功率导通元件和负载元件按照预设连接方式连接，且所述多组功率导通元件根据所述目标开关时间导通或者截止。

具体地，计算机设备可以将所述待补偿谐波电压输入至预先设置的谐波电压调节电路(比如并联型有源滤波器)中进行谐波电压调节，也即先获取所述待补偿谐波电压对应的目标脉宽调制信号，再将所述目标脉宽调制信号输入至并联型有源滤波器中，通过所述目标开关时间控制逆变器开关通断，最终经过谐波电压调节电路中的对应功率导通元件和负载输出的电压，即为所述谐波电压调节结果。可选地，每组功率导通元件可以为由IGBT与反并联二极管形成的组合。

在实际处理过程中，所述并联型有源滤波器也可以如图5所示，所述并联型有源滤波器可以包括中点钳位型三电平逆变器、a相包括的4组功率器件、b相包括的4组功率器件、c相包括的4组功率器件、两个钳位二极管以及负载，4组功率器件都为S _*1、S _*2、S _*3、S _*4。通过所获取的目标开关时间和预先设置的谐波电压调节电路实现对所述待补偿谐波电压的补偿过程，能够有效降低计算机设备中的谐波电压分量，从而也能够有效提高计算机设备中有效电压的准确性和可靠性。

步骤S14，根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。

具体地，计算机设备确定电网中电能质量的目标等级可以如图7所示，包括以下步骤：

步骤S141，对所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果进行傅里叶变换处理，得到电网侧电流和电压的总谐波畸变率。

具体地，所述总谐波畸变率可以包括采用下式得到的电流谐波畸变率和电压谐波畸变率：

其中，THD _I为电流谐波畸变率，I _k为第k次谐波电流有效值，I ₁为基波电流有效值，THD _U为电压谐波畸变率，U _k为第k次谐波电压有效值，U ₁为基波电压有效值。

步骤S142，判断所述总谐波畸变率是否满足预设畸变率阈值。

具体地，计算机设备获取到所述总谐波畸变率时，可以进一步判断所述总谐波畸变率是否小于或等于预设畸变率阈值，所述预设畸变率阈值可以用于表征所述待补偿谐波电流和所述待补偿谐波电压分别经过补偿后得到的剩余谐波电流和剩余谐波电压不影响电网中有效电流和有效电压的有效性。

在实际处理过程中，计算机设备确定所述总谐波畸变率满足预设畸变率阈值时，进入步骤S143；反之，计算机设备确定所述总谐波畸变率不满足预设畸变率阈值时，进入步骤S144。

步骤S143，如果满足，则根据所述总谐波畸变率确定对应的目标等级。

具体地，计算机设备确定所述总谐波畸变率满足预设畸变率阈值，可以说明所述总谐波畸变率小于或等于预设畸变率阈值，也可以表征此次对所述待补偿谐波电流和所述待补偿谐波电压分别经过补偿后得到的剩余谐波电流和剩余谐波电压不影响电网中有效电流和有效电压的有效性，此时可以进一步确定此次所得到的所述总谐波畸变率对应的目标等级；比如，当预设畸变率阈值为2％时，如果此次计算出的所述总谐波畸变率为1％，所述目标等级可以为良好，如果此次计算出的所述总谐波畸变率为0.5％，所述目标等级可以为优质。

步骤S144，如果不满足，则将t+lΔt作为新的t，将l+1作为新的l，继续执行所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率的步骤；直至得到所述目标等级；其中，l的取值为大于等于0的整数，l＝0、1、2、3、......，l为重新计算总谐波畸变率的次数且初值为0，Δt为预先设定的时间间隔。

具体地，计算机身确定所述总谐波畸变率不满足预设畸变率阈值，可以说明所述总谐波畸变率大于预设畸变率阈值，也可以表征此次对所述待补偿谐波电流和所述待补偿谐波电压分别经过补偿后得到的剩余谐波电流和剩余谐波电压会影响电网中有效电流和有效电压的有效性，此时可以进一步将t+lΔt作为新的t，将l+1作为新的l，继续执行所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率的步骤；直至确定出电网中电能质量的目标等级；以此确保所述待补偿谐波电流和所述待谐波电压分别经过补偿后的谐波电流调节结果和谐波电压调节结果的灵活性和可靠性，从而确保电网中电能质量的有效性和稳定性。

上述电网中的电能质量等级确定方法中，首先获取电网中的待补偿谐波电流和待补偿谐波电压，并根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，以及根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理来得到谐波电流调节结果和谐波电压调节结果，以此通过所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果实现谐波电路的调节、通过所述待补偿谐波电压与目标开关时间实现对所述待补偿谐波电压的调节，避免了传统技术中使用滞环比较器补偿dq0变换法检测的谐波电流、使用并联型有源滤波器补偿dq0变换法检测的谐波电压导致的谐波电压和谐波电流的补偿精确度不高及计算量较大的问题，提高了谐波电流和谐波电压的补偿精确度及补偿速度；进一步地，根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级，以此实现获取谐波电流调节结果和谐波电压调节结果对应的电能质量的目标等级的目的，也能够实现当目标等级越高时所确定出的谐波电流调节结果和谐波电压调节结果的补偿精确度也越高的目的，提高了获取谐波电流调节结果和谐波电压调节结果的准确性和可靠性。

在一个实施例中，如图8所示，步骤S11中所述待补偿谐波电流的获取过程，是通过FBD检测法检测后获取的，具体可以包括以下子步骤：

步骤S111，确定锁相环生成的三相参考电压和锁相环的三相电流。

具体地，计算机设备在获取所述三相参考电压和所述三相电流时，可以通过采用下式得到：

其中，e _a、e _b、e _c分别为锁相环在时刻t的三相参考电压，i _a、i _b、i _c分别为锁相环在时刻t的三相电流，

为锁相环a相电压与基波正序电流夹角，

分别为锁相环电流正序、负序、零序的n次谐波电流初相位，I _1n、I _2n、I _0n分别为锁相环电流正序、负序、零序的n次谐波电流幅值，ω为电网的角频率，ωt为电网在时刻t的相角变化。

步骤S112，根据所述三相参考电压和所述三相电流，确定锁相环生成的三相有功电导分量和锁相环生成的三相无功电导分量。

具体地，所述三相有功电导分量和所述三相无功电导分量可以采用下式得到：

其中，G _P(t)为锁相环在时刻t生成的三相有功电导分量，G _Q(t)为锁相环在时刻t生成的三相无功电导分量，P _∑为锁相环三相参考功率之和，u为经过锁相环后得到的理想三相电压，i为经过锁相环后得到的三相电流，u ^*为锁相得到系统电压相位移后的参考电压，

分别为锁相环三相位移后的具体参考电压，<u,i>为求u与i的内积，<u,u>为求u与u的内积，<u ^*,i>为求u ^*与i的内积，<u ^*,u>为求u ^*与u的内积，<u,i>为求u与i的内积。

步骤S113，根据所述三相有功电导分量和所述三相无功电导分量，确定有功电导直流分量和无功电导直流分量。

具体地，所述有功电导直流分量和无功电导直流分量可以是对所述三相有功电导分量和所述三相无功电导分量进行低通滤波后得到的，并可以采用下式得到：

其中，G _P为时刻t的有功电导直流分量，G _Q为时刻t的无功电导直流分量，I _1amp为锁相环的正序电流幅值，

为锁相环a相电压与基波正序电流夹角。

步骤S114，根据所述有功电导直流分量、所述无功电导直流分量以及所述三相参考电压，得到三相基波正序有功电流分量和三相基波正序无功电流分量。

具体地，计算机设备可以根据下式得到所述三相基波正序有功电流分量和所述三相基波正序无功电流分量：

其中，i _a1P、i _b1P、i _c1P分别为时刻t的三相基波正序有功电流分量，i _a1Q、i _b1Q、i _c1Q分别为时刻t的三相基波正序无功电流分量。

步骤S115，根据所述三相电流、所述三相基波正序有功电流分量和所述三相基波正序无功电流分量，得到所述待补偿谐波电流。

具体地，所述待补偿谐波电流可以包括时刻t的三相待补偿谐波电流，并且计算机设备可以采用下式得到时刻t的三相待补偿谐波电流：

其中，i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流，i _a、i _b、i _c分别为锁相环在时刻t的三相电流，

分别为时刻t的三相待补偿谐波电流。

本实施例中，计算机设备通过FBD检测法检测电网中的谐波电流的过程确定出电网中的待补偿谐波电流，能够结合FBD检测法的易实现性和较高的实时性的优点实现快速获取所述待补偿谐波电流的目的，从而提高了所述待补偿电流的可靠性和准确性。

在一个实施例中，如图9所示，步骤S11中所述待补偿谐波电流的获取过程，可以是使用dq0检测法检测获取的，具体可以包括以下子步骤：

步骤S21，获取电网中的三相电源电压。

具体地，计算机设备可以采用下式得到电网中时刻t的三相电源电压：

其中，u _a、u _b、u _c分别为电网中时刻t的三相电源电压，u ₀为电网中的基波电压零序分量，

分别为电网中电压在时刻t的三相正序分量，

分别为电网中电压在时刻t的三相负序分量，

分别为电网中电压在时刻t的三相n次谐波的正序分量，

分别为电网中电压在时刻t的三相n次谐波的负序分量，U ⁺、U ^-分别为电网中的基波电压基波正、负序幅值；

分别为电网中的基波电压基波正、负序相位，

分别为电网中的谐波电压n次谐波正、负序幅值，

分别为电网中的谐波电压n次谐波正、负序相位，ω为电网的角频率，ωt为电网在时刻t的相角变化。

步骤S22，将所述三相电源电压进行dq0坐标系转换处理，得到三相电源电压在dq0坐标系下的d轴正序分量和三相电源电压在dq0坐标系下的q轴正序分量。

具体地，计算机设备可以采用下式将所述三相电源电压进行dq0坐标系下，得到三相电源电压在dq0坐标系下时刻t的d轴正序分量和三相电源电压在dq0坐标系下时刻t的q轴正序分量：

其中，u _d为三相电源电压在dq0坐标系下的d轴分量，u _q为三相电源电压在dq0坐标系下的q轴分量，

分别为电网中电压在时刻t的三相n次谐波的正序分量，

分别为电网中电压在时刻t的三相n次谐波的负序分量，

为三相电源电压在dq0坐标系下 时刻t的d轴正序分量，

为三相电源电压在dq0坐标系下时刻t的q轴正序分量。

在实际处理过程中，计算机设备还可以采用下式得到三相电源电压在dq0坐标系下时刻t的d轴负序分量和三相电源电压在dq0坐标系下时刻t的q轴负序分量：

其中，

为电网中的谐波电压n次谐波负序幅值，

为电网中的谐波电压n次谐波负序相位，

为三相电源电压在dq0坐标系下时刻t的d轴负序分量，

为三相电源电压在dq0坐标系下时刻t的q轴负序分量。

步骤S23，对所述d轴正序分量和所述q轴正序分量进行低通滤波处理，得到三相电源电压的d轴直流分量和三相电源电压的q轴直流分量。

具体地，计算机设备可以采用下式得到三相电源电压在时刻t的d轴直流分量和三相电源电压在时刻t的q轴直流分量：

其中，

为三相电源电压在时刻t的d轴直流分量，

为三相电源电压在时刻t的q轴直流分量，

为电网中的基波电压基波正序相位，U ⁺为电网中的基波电压基波正序幅值。

在实际处理过程中，abc坐标中的第n次正序分量将转化为dq0坐标中的第n-1次分量，而第n次负序分量则将转化为dq0坐标中的第n+1次分量。dq0坐标中的直流分量是由abc坐标系统中的基波分量通过Park变换式(26)转化而来，需通过低通滤波器进行分离。

步骤S24，对所述d轴直流分量和所述q轴直流分量进行dq0反变换处理，得到电网中电压的三相正序分量。

具体地，计算机设备可以采用下式得到电网中电压在时刻t的三相正序分量：

其中，

为电网中电压在时刻t的三相正序分量，

为三相电源电压在时刻t的d轴直流分量，

为三相电源电压在时刻t的q轴直流分量，

为电网中的基波电压基波正序相位，U ⁺为电网中的基波电压基波正序幅值。

步骤S25，根据所述电网中电压的三相正序分量和所述三相电源电压，确定所述待补偿谐波电压。

具体地，计算机设备可以采用下式得到时刻t的三相待补偿谐波电压：

其中，u _ac、u _bc、u _cc分别为时刻t的三相待补偿谐波电压，

分别为电网中电压在时刻t的三相正序分量，u _a、u _b、u _c分别为电网中时刻t的三相电源电压。

本实施例中，计算机设备通过dq0检测法检测电网中的谐波电压的过程确定出电网中的待补偿谐波电压，能够结合dq0检测法的易实现性和灵活性的优点实现快速获取所述待补偿谐波电压的目的，从而提高了所述待补偿电压的可靠性和准确性。

在一个实施例中，如图10所示，步骤S132中所述获取每个扇区的扇区开关时间，可以通 过改进的3D-SVPWM法的子扇区划分方法获取，具体可以包括以下子步骤：

步骤S1321，根据电网中的三相电源电压，确定三相电源电压在gh坐标系下的g轴电压分量和三相电源电压在gh坐标系下的h轴电压分量。

具体地，计算机设备可以采用下式得到所述g轴电压分量和所述h轴电压分量：

其中，u _a、u _b、u _c为电网中的三相电源电压，u _{ref_g}为三相电源电压在gh坐标系下的g轴电压分量，u _{ref_h}为三相电源电压在gh坐标系下的h轴电压分量。

步骤S1322，根据预先获取的每组功率导通元件的通断所需时间、零序参考电压、逆变器电路中的直流侧电容电压、所述g轴电压分量和所述h轴电压分量，确定每个扇区的扇区开关时间。

具体地，计算机设备所确定出的所述扇区开关时间可以包括扇区I开关时间、扇区II开关时间、扇区III开关时间、扇区IV开关时间、扇区V开关时间、扇区VI开关时间，并且采用下式得到：

其中，T _a、T _b、T _c为对应扇区的三相开关时间，u _{ref_g}为参考电压在gh坐标系下的g轴电压分量，u _{ref_h}为参考电压在gh坐标系下的h轴电压分量，T _s为每个功率导通元件的通断所需时间，V _{0_r}为零序参考电压，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压；i _sa、i _sb、i _sc为三相滤波电感所在支路的电流，且i _sa、i _sb、i _sc均以指向逆变器方向为正。

本实施例中，计算机设备通过改进的3D-SVPWM法将由gh坐标系构成的矢量空间划分为6个扇区的方式，避免了传统3D-SVPWM法进行各个扇区的子扇区划分所导致的计算误差和零序分量难以控制的问题，提高了划分6个子扇区的优越性和可靠性；进一步地，再通过获取每个扇区下的逆变电流功率器的开关时间作为对应扇区的扇区开关时间，从而提高了获取所述扇区开关时间的灵活性和可靠性。

应该理解的是，虽然图1、图2、图4、图7-10的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图1、图2、图4、图7-10中的至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段，这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

在一个实施例中，如图11所示，提供了一种电网中的电能质量等级确定装置，包括：获取模块11、第一调节模块12、第二调节模块13和确定模块14，其中：

获取模块11，用于获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；

第一调节模块12，用于根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；

第二调节模块13，用于根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间；

确定模块14，用于根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。

所述获取模块11，可以具体用于采用下式获取时刻t的三相待补偿谐波电流和时刻t的三相待补偿谐波电压：

其中，

分别为时刻t的三相待补偿谐波电流，i _a、i _b、i _c分别为锁相环在时刻t的三相电流，i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流；u _ac、u _bc、u _cc为时刻t的三相待补偿谐波电压，

分别为电网中电压在时刻t的三相正序分量，u _a、u _b、u _c分别为电网中时刻t的三相电源电压。

所述获取模块11，还可以具体用于获取锁相环在时刻t的三相基波正序电流，包括：

和

其中，i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流，i _a1P、i _b1P、i _c1P分别为时刻t的三相基波正序有功电流分量，i _a1Q、i _b1Q、i _c1Q分别为时刻t的三相基波正序无功电流分量，G _P为锁相环在时刻t的三相有功电导分量经过低通滤波后得到的有功电导直流分量，G _Q为锁相环在时刻t的三相无功电导分量经过低通滤波后得到的无功电导直流分量，e _a、e _b、e _c分别为锁相环在时刻t的三相参考电压，I _1amp为锁相环的正序电流幅值，

为锁相环a相电压与基波正序电流夹角，ω为电网的角频率，ωt为电网在时刻t的相角变化。

第一调节模块，可以具体包括：第一判断子模块、第一调节子模块和第二调节子模块。

具体地，第一判断子模块，可以用于判断所述待补偿谐波电流是否大于所述实际补偿电流，且所述待补偿谐波电流与所述实际补偿电流的电流差值是否大于等于预设电流阈值；第一调节子模块，可以用于若所述待补偿谐波电流大于所述实际补偿电流，且所述电流差值大于等于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流增大，最终输出第一谐波电流调节结果；第二调节子模块，可以用于若所述待补偿谐波电流小于等于所述实际补偿电流，且所述电流差值小于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流减小，最终输出第二谐波电流调节结果；其中，所述第一谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至增大至第一预设电流阈值时输出的电流，所述脉宽调制信号包括将所述待补偿谐波电流与实际补偿电流输入至滞环比较器后生成的信号，所述第二谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至减小至第二预设电流阈值时输出的电流。

所述第一调节子模块，可以用于采用

得到的结果。

所述第二调节子模块，可以用于采用

得到的结果；其中，i ^*为用于滞环控制切换时刻的补偿电流，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压，L _s为用于谐波电流补偿的滤波电感。

第二调节模块，可以具体包括：分割子模块、第一确定子模块和第三调节子模块。

具体地，分割子模块，可以用于将由gh坐标系构成的矢量空间从0°为起始点、以设定角度间隔进行扇区划分，得到多个扇区；第一确定子模块，可以用于获取每个扇区的扇区开关时间，并从获取得到的多个扇区开关时间中选取一个扇区开关时间作为所述目标开关时间；第三调节子模块，可以用于将所述待补偿谐波电压输入至预先设置的谐波电压调节电路中，并将所述谐波电压调节模型电路的输出电压作为谐波电压调节结果；其中，所述扇区开关时间用于表征对应扇区下的逆变电路功率器件的开关时间；所述谐波电压调节电路包括多组功率导通元件和负载元件按照预设连接方式连接，且所述多组功率导通元件根据所述目标开关时间导通或者截止。

分割子模块，还可以具体用于采用下式计算扇区I开关时间至扇区VI开关时间：

其中，T _a、T _b、T _c分别为对应扇区的三相开关时间，u _{ref_g}为参考电压在gh坐标系下的g轴电压分量，u _{ref_h}为参考电压在gh坐标系下的h轴电压分量，T _s为每个功率导通元件的通断所需时间，V _{0_r}为零序参考电压，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压；i _sa、i _sb、i _sc分别为三相滤波电感所在支路的电流，且i _sa、i _sb、i _sc均以指向逆变器方向为正。

确定模块14，可以具体包括；第二确定子模块、第二判断子模块、第三确定子模块和第四确定子模块。

具体地，第二确定子模块，可以用于对所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果进行傅里叶变换处理，得到电网侧电流和电压的总谐波畸变率；第二判断子模块，可以用于判断所述总谐波畸变率是否满足预设畸变率阈值；第三确定子模块，可以用于如果满足，则根据所述总谐波畸变率确定对应的目标等级；第四确定子模块，可以用于如果不满足，则将t+lΔt作为新的t，将l+1作为新的l，继续执行所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率的步骤；直至得到所述目标等级；其中，l的取值为大于等于0的整数，l＝0、1、2、3、......，l为重新计算总谐波畸变率的次数且初值为0，Δt为预先设定的时间间隔。

第二确定子模块，还可以具体用于采用下式得到的电流谐波畸变率和电压谐波畸变率：

其中，THD _I为电流谐波畸变率，I _k为第k次谐波电流有效值，I ₁为基波电流有效值，THD _U为电压谐波畸变率，U _k为第k次谐波电压有效值，U ₁为基波电压有效值。

关于电网中的电能质量等级确定装置的具体限定可以参见上文中对于电网中的电能质量等级确定方法的限定，在此不再赘述。上述电网中的电能质量等级确定装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图12所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、通信接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的通信接口用于与外部的终端进行有线或无线方式的通信，无线方式可通过WIFI、运营商网络、NFC(近场通信)或其他技术实现。该计算机程序被处理器执行时以实现一种电网中的电能质量等级确定方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图12中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比 图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，存储器中存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；

根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；

根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间；

根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

判断所述待补偿谐波电流是否大于所述实际补偿电流，且所述待补偿谐波电流与所述实际补偿电流的电流差值是否大于等于预设电流阈值；若所述待补偿谐波电流大于所述实际补偿电流，且所述电流差值大于等于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流增大，最终输出第一谐波电流调节结果；若所述待补偿谐波电流小于等于所述实际补偿电流，且所述电流差值小于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流减小，最终输出第二谐波电流调节结果；其中，所述第一谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至增大至第一预设电流阈值时输出的电流，所述脉宽调制信号包括将所述待补偿谐波电流与实际补偿电流输入至滞环比较器后生成的信号，所述第二谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至减小至第二预设电流阈值时输出的电流。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

所述第一谐波电流调节结果包括：采用

得到的结果，所述第二谐波电流调节结果包括：采用

得到的结果；其中，i ^*为用于滞环控制切换时刻的补偿电流，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压，L _s为用于谐波电流补偿的滤波电感。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

将由gh坐标系构成的矢量空间从0°为起始点、以设定角度间隔进行扇区划分，得到多个扇区；获取每个扇区的扇区开关时间，并从获取得到的多个扇区开关时间中选取一个扇区开关时间作为所述目标开关时间；将所述待补偿谐波电压输入至预先设置的谐波电压调节电路中，并将所述谐波电压调节模型电路的输出电压作为谐波电压调节结果；其中，所述扇区开关时间用于表征对应扇区下的逆变电路功率器件的开关时间；所述谐波电压调节电路包括多组功率导通元件和负载元件按照预设连接方式连接，且所述多组功率导通元件根据所述目标开关时间导通或者截止。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

采用下式计算扇区I开关时间至扇区VI开关时间：

其中，T _a、T _b、T _c分别为对应扇区的三相开关时间，u _{ref_g}为参考电压在gh坐标系下的g轴电压分量，u _{ref_h}为参考电压在gh坐标系下的h轴电压分量，T _s为每个功率导通元件的通断所需时间，V _{0_r}为零序参考电压，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压；i _sa、i _sb、i _sc分别为三相滤波电感所在支路的电流，且i _sa、i _sb、i _sc均以指向逆变器方向为正。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

采用下式获取时刻t的三相待补偿谐波电流和时刻t的三相待补偿谐波电压：

其中，

分别为时刻t的三相待补偿谐波电流，i _a、i _b、i _c分别为锁相环在时刻t的三相电流，i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流；u _ac、u _bc、u _cc分别为时刻t的三相待补偿谐波电压，

分别为电网中电压在时刻t的三相正序分量，u _a、u _b、u _c分别为电网中时刻t的三相电源电压。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

所述i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流，包括：

其中，i _a1P、i _b1P、i _c1P分别为时刻t的三相基波正序有功电流分量，i _a1Q、i _b1Q、i _c1Q分别为时刻t的三相基波正序无功电流分量，G _P为锁相环在时刻t的三相有功电导分量经过低通滤波后得到的有功电导直流分量，G _Q为锁相环在时刻t的三相无功电导分量经过低通滤波后得到的无功电导直流分量，e _a、e _b、e _c分别为锁相环在时刻t的三相参考电压，I _1amp为锁相环的正序电流幅值，

为锁相环a相电压与基波正序电流夹角，ω为电网的角频率，ωt为电网在时刻t的相角变化。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

对所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果进行傅里叶变换处理，得到电网侧电流和电压的总谐波畸变率；

判断所述总谐波畸变率是否满足预设畸变率阈值；

如果满足，则根据所述总谐波畸变率确定对应的目标等级；

如果不满足，则将t+lΔt作为新的t，将l+1作为新的l，继续执行所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率的步骤；直至得到所述目标等级；其中，l的取值为大于等于0的整数，l＝0、1、2、3、......，l为重新计算总谐波畸变率的次数且初值为0，Δt为预先设定的时间间隔。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：

所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率，包括采用下式得到的电流谐波畸变率和电压谐波畸变率：

其中，THD _I为电流谐波畸变率，I _k为第k次谐波电流有效值，I ₁为基波电流有效值，THD _U为电压谐波畸变率，U _k为第k次谐波电压有效值，U ₁为基波电压有效值。

应当清楚的是，本申请实施例中处理器执行计算机程序的过程，与上述方法中各个步骤的执行过程一致，具体可参见上文中的描述。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；

根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；

根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间；

根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

判断所述待补偿谐波电流是否大于所述实际补偿电流，且所述待补偿谐波电流与所述实际补偿电流的电流差值是否大于等于预设电流阈值；若所述待补偿谐波电流大于所述实际补偿电流，且所述电流差值大于等于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流增大，最终输出第一谐波电流调节结果；若所述待补偿谐波电流小于等于所述实际补偿电流，且所述电流差值小于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流减小，最终输出第二谐波电流调节结果；其中，所述第一谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至增大至第一预设电流阈值时输出的电流，所述脉宽调制信号包括将所述待补偿谐波电流与实际补偿电流输入至滞环比较器后生成的信号，所述第二谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至减小至第二预设电流阈值时输出的电流。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

所述第一谐波电流调节结果包括：采用

得到的结果，所述第二谐波电流调节结果包括：采用

得到的结果；其中，i ^*为用于滞环控制切换时刻的补偿电流，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压，L _s为用于谐波电流补偿的滤波电感。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

将由gh坐标系构成的矢量空间从0°为起始点、以设定角度间隔进行扇区划分，得到多个扇区；获取每个扇区的扇区开关时间，并从获取得到的多个扇区开关时间中选取一个扇区开关时间作为所述目标开关时间；将所述待补偿谐波电压输入至预先设置的谐波电压调节电路中，并将所述谐波电压调节模型电路的输出电压作为谐波电压调节结果；其中，所述扇区开关时间用于表征对应扇区下的逆变电路功率器件的开关时间；所述谐波电压调节电路包括多组功率导 通元件和负载元件按照预设连接方式连接，且所述多组功率导通元件根据所述目标开关时间导通或者截止。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

采用下式计算扇区I开关时间至扇区VI开关时间：

其中，T _a、T _b、T _c分别为对应扇区的三相开关时间，u _{ref_g}为参考电压在gh坐标系下的g轴电压分量，u _{ref_h}为参考电压在gh坐标系下的h轴电压分量，T _s为每个功率导通元件的通断所需时间，V _{0_r}为零序参考电压，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压；i _sa、i _sb、i _sc分别为三相滤波电感所在支路的电流，且i _sa、i _sb、i _sc均以指向逆变器方向为正。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

采用下式获取时刻t的三相待补偿谐波电流和时刻t的三相待补偿谐波电压：

其中，

分别为时刻t的三相待补偿谐波电流，i _a、i _b、i _c分别为锁相环在时刻t的三相电流，i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流；u _ac、u _bc、u _cc分别为时刻t的三相待补偿谐波电压，

分别为电网中电压在时刻t的三相正序分量，u _a、u _b、u _c分别为电网中时刻t的三相电源电压。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

所述i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流，包括：

和

其中，i _a1P、i _b1P、i _c1P分别为时刻t的三相基波正序有功电流分量，i _a1Q、i _b1Q、i _c1Q分别为时刻t的三相基波正序无功电流分量，G _P为锁相环在时刻t的三相有功电导分量经过低通滤波后得到的有功电导直流分量，G _Q为锁相环在时刻t的三相无功电导分量经过低通滤波后得到的无功电导直流分量，e _a、e _b、e _c分别为锁相环在时刻t的三相参考电压，I _1amp为锁相环的正序电流幅值，

为锁相环a相电压与基波正序电流夹角，ω为电网的角频率，ωt为电网在时刻t的相角变化。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

对所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果进行傅里叶变换处理，得到电网侧电流和电压的总谐波畸变率；

判断所述总谐波畸变率是否满足预设畸变率阈值；

如果满足，则根据所述总谐波畸变率确定对应的目标等级；

如果不满足，则将t+lΔt作为新的t，将l+1作为新的l，继续执行所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率的步骤；直至得到所述目标等级；其中，l的取值为大于等于0的整数，l＝0、1、2、3、......，l为重新计算总谐波畸变率的次数且初值为0，Δt为预先设定的时间间隔。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：

所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率，包括采用下式得到的电流谐波畸变率和电压谐波畸变率：

其中，THD _I为电流谐波畸变率，I _k为第k次谐波电流有效值，I ₁为基波电流有效值，THD _U为电压谐波畸变率，U _k为第k次谐波电压有效值，U ₁为基波电压有效值。

应当清楚的是，本申请实施例中处理器执行计算机程序的过程，与上述方法中各个步骤的执行过程一致，具体可参见上文中的描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(Static Random Access Memory，SRAM)或动态随机存取存储器(Dynamic Random Access Memory，DRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (12)

1. 一种电网中的电能质量等级确定方法，其特征在于，所述方法包括：

   获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；

   根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；

   根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间；

   根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果，包括：

   判断所述待补偿谐波电流是否大于所述实际补偿电流，且所述待补偿谐波电流与所述实际补偿电流的电流差值是否大于等于预设电流阈值；

   若所述待补偿谐波电流大于所述实际补偿电流，且所述电流差值大于等于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流增大，最终输出第一谐波电流调节结果；

   若所述待补偿谐波电流小于等于所述实际补偿电流，且所述电流差值小于所述预设电流阈值，则基于脉宽调制信号控制实际补偿电流减小，最终输出第二谐波电流调节结果；

   其中，所述第一谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至增大至第一预设电流阈值时输出的电流，所述脉宽调制信号包括将所述待补偿谐波电流与实际补偿电流输入至滞环比较器后生成的信号，所述第二谐波电流调节结果包括调节所述待补偿谐波电流直至减小至第二预设电流阈值时输出的电流。
3. 根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一谐波电流调节结果包括：采用

   

   得到的结果，所述第二谐波电流调节结果包括：采用

   

   得到的结果；

   其中，i ^*为用于滞环控制切换时刻的补偿电流，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压，L _s为用于谐波电流补偿的滤波电感。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果，包括：

   将由gh坐标系构成的矢量空间从0°为起始点、以设定角度间隔进行扇区划分，得到多个扇区；

   获取每个扇区的扇区开关时间，并从获取得到的多个扇区开关时间中选取一个扇区开关时间作为所述目标开关时间；其中，所述扇区开关时间用于表征对应扇区下的逆变电路功率器件的开关时间；

   将所述待补偿谐波电压输入至预先设置的谐波电压调节电路中，并将所述谐波电压调节模型电路的输出电压作为谐波电压调节结果；其中，所述谐波电压调节电路包括多组功率导通元件和负载元件按照预设连接方式连接，且所述多组功率导通元件根据所述目标开关时间导通或者截止。
5. 根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述扇区所述计算每个扇区的扇区开关时间，包括：采用下式计算扇区I开关时间至扇区VI开关时间：

   

   

   

   其中，T _a、T _b、T _c分别为对应扇区的三相开关时间，u _{ref_g}为参考电压在gh坐标系下的g轴电压分量，u _{ref_h}为参考电压在gh坐标系下的h轴电压分量，T _s为每个功率导通元件的通断所需时间，V _{0_r}为零序参考电压，V _dc为逆变器电路中的直流侧电容电压；i _sa、i _sb、i _sc分别为三相滤波电感所在支路的电流，且i _sa、i _sb、i _sc均以指向逆变器方向为正。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压，包括：采用下式获取时刻t的三相待补偿谐波电流和时刻t的三相待补偿谐波电压：

   

   其中，

   

   分别为时刻t的三相待补偿谐波电流，i _a、i _b、i _c分别为锁相环在时刻t的三相电流，i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流；u _ac、u _bc、u _cc分别为时刻t的三相待补偿谐波电压，

   

   分别为电网中电压在时刻t的三相正序分量，u _a、u _b、u _c分别为电网中时刻t的三相电源电压。
7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述i _a1、i _b1、i _c1分别为锁相环在时刻t的三相基波正序电流，包括：

   

   其中，i _a1P、i _b1P、i _c1P分别为时刻t的三相基波正序有功电流分量，i _a1Q、i _b1Q、i _c1Q分别为时刻t的三相基波正序无功电流分量，G _P为锁相环在时刻t的三相有功电导分量经过低通滤波后得到的有功电导直流分量，G _Q为锁相环在时刻t的三相无功电导分量经过低通滤波后得到的无功电导直流分量，e _a、e _b、e _c分别为锁相环在时刻t的三相参考电压，I _1amp为锁相环的正序电流幅值，

   

   为锁相环a相电压与基波正序电流夹角，ω为电网的角频率，ωt为电网在时刻t的相角变化。
8. 根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级，包括：对所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果进行傅里叶变换处理，得到电网侧电流和电压的总谐波畸变率；

   判断所述总谐波畸变率是否满足预设畸变率阈值；

   如果满足，则根据所述总谐波畸变率确定对应的目标等级；

   如果不满足，则将t+lΔt作为新的t，将l+1作为新的l，继续执行所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率的步骤；直至得到所述目标等级；其中，l的取值为大于等于0的整数，l＝0、1、2、3、……，l为重新计算总谐波畸变率的次数且初值为0，Δt为预先设定的时间间隔。
9. 根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述计算电网侧电流和电压的总谐波畸变率，包括采用下式得到的电流谐波畸变率和电压谐波畸变率：

   

   其中，THD _I为电流谐波畸变率，I _k为第k次谐波电流有效值，I ₁为基波电流有效值，THD _U为电压谐波畸变率，U _k为第k次谐波电压有效值，U ₁为基波电压有效值。
10. 一种电网中的电能质量等级确定装置，其特征在于，所述装置包括：

    获取模块，用于获取电网中的待补偿谐波电流与待补偿谐波电压；

    第一调节模块，用于根据所述待补偿谐波电流与实际补偿电流的电流比较结果，对所述待补偿谐波电流进行电流调节处理，得到谐波电流调节结果；其中，所述实际补偿电流包括电流调节逆变器的实际输出电流；

    第二调节模块，用于根据所述待补偿谐波电压与预先获取的目标开关时间，对所述待补偿谐波电压进行电压调节处理，得到谐波电压调节结果；其中，所述目标开关时间包括控制有源滤波器中多组功率导通元件开关和闭合的时间；

    确定模块，用于根据所述谐波电流调节结果和所述谐波电压调节结果，确定电网中电能质量的目标等级。
11. 一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。
12. 一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至9中任一项所述的方法的步骤。

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