基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法及系统

专利2025-05-15  20


本公开涉及谐波抑制相关,具体地说,是涉及一种基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法及系统。


背景技术:

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息,并不必然构成在先技术。

2、整流器的控制策略通常基于同步旋转坐标系,如三相维也纳整流器,基于同步旋转坐标系控制的整流器的交流侧电流质量至关重要。然而,当三相电网电压失真时,整流器电流总谐波失真(thd)恶化。这是因为电网电流在旋转坐标系中转化为直流分量,而电流中的谐波分量在直流中表现为高频交流分量;pi控制器通常对低频或直流分量反馈控制良好,但无法有效调节高频交流分量,导致电网电流无法保持理想的正弦波形。

3、目前,降低这类整流器电流thd的方法包括:零序分量注入调制方法、修正比例谐振方法、混合空间矢量调制方法。然而,这些方法大多计算和控制非常复杂,在不同系统中的通用性也存在限制。

4、首先,这些方法的控制策略通常需要复杂的计算和信号处理,尤其在多变量控制和高阶调制算法中,涉及大量的实时运算,增加了控制系统的负担,导致系统响应速度降低。此外,由于这些方法对系统参数的依赖较大,必须进行精确的参数匹配和优化调试,才能获得理想的控制效果,使得在不同系统中的通用性较差。

5、其次,在高功率条件下,电网电压的畸变问题会更加严重,常规的thd抑制方法未必能应对强烈的电压失真。在这种情况下,整流器的电流thd会显著上升,现有控制方法的有效性大大降低,甚至可能引发系统的不稳定性。尤其是在严重电网电压失真场景下,这些控制方法无法有效地保持电流波形的正弦性,导致电流波形出现畸变,增加了设备的损耗和电磁干扰,影响了系统的整体效率和稳定性。


技术实现思路

1、本公开为了解决上述问题,提出了一种基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法及系统,直接将通过dft变换得到的系数作为反馈,基于比例积分计算获得pi控制器输出,能够实现模块化设计,实现了控制系统的可移植性。

2、为了实现上述目的,本公开采用如下技术方案:

3、一个或多个实施例提供了基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法,包括如下步骤:

4、针对获取的输入整流器的三相电网的电流,采用dft提取电网电流的高次谐波分量;

5、针对得到的高次谐波分量,针对设定阶次的负序分量和正序分量的谐波,分别按照相应阶次设置独立的电流pi控制器;

6、以dft分解后的谐波分量为反馈值,以零为谐波电流参考值,输入至电流pi控制器,得到相应阶次谐波分量抑制的参考电压;

7、将基波分量、负序分量和正序分量的谐波分量的参考电压相加,生成用于调制的参考电压信号,对整流器进行谐波抑制控制。

8、一个或多个实施例提供了一种基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制系统,包括:

9、分解模块:被配置为针对获取的输入整流器的三相电网的电流,采用dft提取电网电流的高次谐波分量;

10、控制器设置模块:被配置为针对得到的高次谐波分量,针对设定阶次的负序分量和正序分量的谐波,分别按照相应阶次设置独立的电流pi控制器;

11、第一参考电压计算模块:被配置为以dft分解后的谐波分量为反馈值,以零为谐波电流参考值,输入至电流pi控制器,得到相应阶次谐波分量抑制的参考电压;

12、叠加模块:被配置为将基波分量、负序分量和正序分量的谐波分量的参考电压相加,生成用于调制的参考电压信号,对整流器进行谐波抑制控制。

13、一个或多个实施例提供了一种基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制系统,包括基波控制单元以及谐波控制单元;

14、谐波控制单元包括针对高次谐波分量设置的pi控制器以及电压变换器;pi控制器分别以高次谐波分量中的余弦分量和正弦分量的幅值为反馈,以零为谐波电流参考值,输出相应阶次谐波分量抑制的参考电压。

15、与现有技术相比,本公开的有益效果为:

16、本公开中,提出了实时离散傅里叶变换(dft)的电流谐波抑制策略;dft用于提取电网电流高次谐波的正弦和余弦分量;并将高次谐波分量直接应用于dq旋转坐标系的反馈回路,将分解后的系数,直接作为对应pi控制器的反馈值,作为q轴分量和d轴分量的反馈进行pi算法计算,得到参考电压,控制方法简单;引入了高次谐波电流的独立控制回路,并将参考值设置为零以抑制相应的谐波电流。控制策略简单,通用性强,可移植性强。在整个负载范围内,电网电压畸变下的电流总谐波失真(thd)得到了有效改善。

17、本公开的优点以及附加方面的优点将在下面的具体实施例中进行详细说明。



技术特征:

1.基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法,其特征在于,包括如下步骤:

2.如权利要求1所述的基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法,其特征在于:对基波控制的控制方法包括电压外环和电流内环控制,电压外环用于控制整流器输出的直流电压udc稳定性,电流内环控制整流器的输入电流的幅值和相位。

3.如权利要求1所述的基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法,其特征在于,高次谐波分量的提取方法,包括如下步骤:

4.如权利要求1所述的基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法,其特征在于,对于高次谐波分量中的正序分量,将dft分解后的正弦分量幅值an作为q轴分量反馈,输入至针对q轴分量的pi控制器,计算得到q轴分量的参考电压;将dft分解后的余弦分量幅值bn作为d轴分量反馈,输入至针对d轴分量的pi控制器,计算得到d轴分量的参考电压。

5.如权利要求1所述的基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法,其特征在于,对于高次谐波分量中的负序分量,将dft分解后的正弦分量幅值an作为d轴分量反馈,输入至针对d轴分量的pi控制器,计算得到d轴分量的参考电压;将dft分解后的余弦分量幅值bn作为q轴分量反馈,输入至针对q轴分量的pi控制器,计算得到q轴分量的参考电压。

6.如权利要求1所述的基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法,其特征在于,将基波的d轴电流id作为d轴分量反馈,将基波的q轴电流iq作为q轴分量反馈,分别输入至对应的pi控制器。

7.基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制系统,其特征在于,包括:

8.基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制系统,其特征在于:包括基波控制单元以及谐波控制单元;

9.如权利要求8所述的基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制系统,其特征在于:

10.如权利要求8所述的基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制系统,其特征在于:基波控制单元包括电压控制回路和电流控制回路,电压控制回路设置一个pi控制器;


技术总结
本公开涉及谐波抑制技术领域,提出了一种基于离散傅里叶变换的整流器谐波电流抑制方法及系统,包括如下步骤:针对获取的输入整流器的电流,采用DFT提取电网电流的高次谐波分量;针对设定阶次的负序分量和正序分量的谐波,分别按照相应阶次设置独立的电流PI控制器;以DFT分解后的谐波分量为反馈值,以零为谐波电流参考值,基于PI控制器得到相应阶次谐波分量抑制的参考电压;将基波分量、负序分量和正序分量的谐波分量的参考电压相加,生成用于调制的参考电压信号。本公开直接将通过DFT变换得到的系数作为反馈,基于比例积分计算获得PI控制器输出,能够实现模块化设计,实现了控制系统的可移植性。

技术研发人员:王一培,周广旭,张伟忠,郭磊,朱孟美,朴晟濬,姜弼淳,朴成美,金善必,林相吉
受保护的技术使用者:山东省科学院自动化研究所
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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