一種級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓的濾波方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓的濾波方法，包括多路滑動(dòng)平均濾波器，滑動(dòng)平均濾波器與待濾波直流側(cè)電壓信號(hào)一一對(duì)應(yīng)，用于濾除直流側(cè)電壓中的二倍工頻波動(dòng)成分；各路滑動(dòng)平均濾波器原理相同、結(jié)構(gòu)統(tǒng)一，以工頻半周期為工作周期，由數(shù)字信號(hào)處理器通過(guò)數(shù)字控制方法實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明相比于傳統(tǒng)的二階低通濾波方法濾波效果更好，并且算法實(shí)現(xiàn)占用數(shù)字控制系統(tǒng)的時(shí)間資源相對(duì)較少、有利于提高系統(tǒng)采樣頻率，從而提高數(shù)字控制的控制精度以及系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)滑動(dòng)平均濾波器動(dòng)態(tài)響應(yīng)更快。
【專利說(shuō)明】一種級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓的濾波方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于信號(hào)處理【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè) 電壓的濾波方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器（DSTATC0M)作為靜止同步補(bǔ)償器（STATC0M)在配電網(wǎng)中 的新型應(yīng)用，通過(guò)連續(xù)、快速地向配電網(wǎng)中注入大小和性質(zhì)可調(diào)的無(wú)功，是補(bǔ)償負(fù)載無(wú)功 和諧波，穩(wěn)定公共連接點(diǎn)電壓等的有效手段；與傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償器（SVC)相比，DSTATC0M以 其快速調(diào)節(jié)能力、更寬運(yùn)行范圍等優(yōu)勢(shì)受到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注和應(yīng)用，此外級(jí)聯(lián)結(jié)構(gòu)的 DSTATC0M通過(guò)Η橋功率模塊的級(jí)聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)高壓大容量化，非常適合在中高壓配電網(wǎng)中的 應(yīng)用。
[0003] DSTATC0M在補(bǔ)償無(wú)功負(fù)載時(shí)，補(bǔ)償電流在裝置和電網(wǎng)間交換，會(huì)在DSTATC0M的直 流側(cè)引入二倍工頻（100Hz)的電壓波動(dòng)，且波動(dòng)的幅值隨著無(wú)功負(fù)載的加重和直流側(cè)支撐 電容值的減小而增大；該電壓波動(dòng)若不經(jīng)處理直接送入直流側(cè)穩(wěn)壓控制環(huán)路中，會(huì)在穩(wěn)壓 環(huán)輸出中引入諧波分量并進(jìn)入電流控制環(huán)，導(dǎo)致DSTATC0M補(bǔ)償電流的諧波含量增加，影響 補(bǔ)償效果；同時(shí)電壓波動(dòng)的存在易造成控制系統(tǒng)的誤保護(hù)或頻繁保護(hù)，不利于DSTATC0M的 穩(wěn)定運(yùn)行。
[0004] 抑制電壓波動(dòng)的簡(jiǎn)單方法是增大直流側(cè)支撐電容，但會(huì)造成裝置體積增大、成本 提高；此夕卜，H. Akagi 等在標(biāo)題為 Control and Performance of a Transformerless Cascade PWM STATC0M With Star Configuration(Industry Applications, IEEE Transactions on, 2007.43(4) :p. 1041-1049)的文章中采用二階低通濾波器（LPF)的數(shù)字濾波方法，能有效 濾除電壓波動(dòng)，避免其進(jìn)入控制環(huán)路；但是二階低通濾波器采用DSP數(shù)字實(shí)現(xiàn)時(shí)算法占用 的時(shí)間資源較多，尤其是級(jí)聯(lián)DSTATC0M由于獨(dú)立直流側(cè)路數(shù)較多，當(dāng)每路電壓信號(hào)對(duì)應(yīng)一 路濾波器時(shí)，二階低通濾波器算法占用的時(shí)間資源更多，甚至只能降低控制系統(tǒng)采樣頻率， 而這會(huì)犧牲DSTATC0M系統(tǒng)的補(bǔ)償精度以及穩(wěn)定性，難以接受。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)所存在的上述技術(shù)缺陷，本發(fā)明提供了一種級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ) 償器直流側(cè)電壓的濾波方法。
[0006] -種級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓的濾波方法，所述的級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止 同步補(bǔ)償器包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的功率模塊，以及基于DSP和FPGA的主控制系統(tǒng)，每個(gè)功率模塊 具有獨(dú)立的功率模塊控制器，所述的濾波方法包括：
[0007] (1)針對(duì)每一個(gè)功率模塊的直流側(cè)電壓，設(shè)置一路滑動(dòng)平均濾波器，DSP每隔一定 的時(shí)間間隔通過(guò)功率模塊控制器和FPGA采樣一次當(dāng)前功率模塊的直流側(cè)電壓，每個(gè)工頻 半周期內(nèi)采樣N次；
[0008] (2)每次完成采樣后DSP將采樣到的直流側(cè)電壓輸入到滑動(dòng)平均濾波器，所述的 滑動(dòng)平均濾波器對(duì)采樣到的直流側(cè)電壓進(jìn)行濾波，并輸出相應(yīng)的濾波結(jié)果，其中第i個(gè)工 頻半周期內(nèi)第η次采樣后的濾波結(jié)果t (η)為：
[0009]

【權(quán)利要求】
1. 一種級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓的濾波方法，所述的級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同 步補(bǔ)償器包括多個(gè)級(jí)聯(lián)的功率模塊，以及基于DSP和FPGA的主控制系統(tǒng)，每個(gè)功率模塊具 有獨(dú)立的功率模塊控制器，其特征在于，所述的濾波方法包括： (1) 針對(duì)每一個(gè)功率模塊的直流側(cè)電壓，設(shè)置一路滑動(dòng)平均濾波器，DSP每隔一定的時(shí) 間間隔通過(guò)功率模塊控制器和FPGA采樣一次當(dāng)前功率模塊的直流側(cè)電壓，每個(gè)工頻半周 期內(nèi)采樣N次； (2) 每次完成采樣后DSP將采樣到的直流側(cè)電壓輸入到滑動(dòng)平均濾波器，所述的滑動(dòng) 平均濾波器對(duì)采樣到的直流側(cè)電壓進(jìn)行濾波，并輸出相應(yīng)的濾波結(jié)果，其中第i個(gè)工頻半 周期內(nèi)第η次采樣后的濾波結(jié)果t (η)為： Υ^^Χ.,^ + ΧΤ,-Χ^η), Xi (η)為第i個(gè)工頻半周期內(nèi)第η次采樣得到的直流側(cè)電壓，足:,為第i-1個(gè)工頻半周 期內(nèi)N次采樣得到的直流側(cè)電壓的平均值，Χη (η)為第i-Ι個(gè)工頻半周期內(nèi)第η次采樣得 到的直流側(cè)電壓，η = 1，2,......N, i = 1，2,......。
2. 如權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓的濾波方法，所述的滑 動(dòng)平均濾波器為基于DSP實(shí)現(xiàn)的數(shù)字濾波器。
3. 如權(quán)利要求1所述的級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓的濾波方法，其特征在 于，所述的N為20?100。
4. 如權(quán)利要求1?3中任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電 壓的濾波方法，其特征在于，所述滑動(dòng)平均濾波器的滑動(dòng)窗口中共有N個(gè)存儲(chǔ)位置，依次存 儲(chǔ)一個(gè)工頻半周期內(nèi)N次采樣得到直流側(cè)電壓，初始時(shí)刻滑動(dòng)窗口中的所有存儲(chǔ)位置的存 儲(chǔ)值均為零。
5. 如權(quán)利要求4所述的級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓的濾波方法，其特征在 于，所述的濾波方法還包括在完成每次采樣并濾波輸出后，將采樣到的直流側(cè)電壓寫(xiě)入滑 動(dòng)窗口中相應(yīng)的存儲(chǔ)位置。
6. 如權(quán)利要求5所述的級(jí)聯(lián)配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器直流側(cè)電壓的濾波方法，其特征在 于，通過(guò)以下方法獲取第i個(gè)工頻半周期內(nèi)N次采樣得到的直流側(cè)電壓的平均值： (2-1)在第i個(gè)工頻半周期內(nèi)，每采樣到一個(gè)直流側(cè)電壓根據(jù)以下公式進(jìn)行累加到相 應(yīng)的累加和： ^ (n) = Xi (n)+^(11-1), 其中，Η>-1)為第i個(gè)工頻半周期內(nèi)第η-1次采樣時(shí)對(duì)應(yīng)的累加和，氏(0) = 0 ; (2-2)第i個(gè)工頻半周期結(jié)束后利用公式：
計(jì)算第i個(gè)工頻半周期內(nèi)所有N次采樣得到的直流側(cè)電壓的平均值。
【文檔編號(hào)】H02J1/02GK104065057SQ201410238881
【公開(kāi)日】2014年9月24日 申請(qǐng)日期:2014年5月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月29日
【發(fā)明者】陳國(guó)柱, 王躍, 楊昆 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)