一种级联配电网静止同步补偿器直流侧电压的滤波方法
【专利摘要】本发明公开了一种级联配电网静止同步补偿器直流侧电压的滤波方法，包括多路滑动平均滤波器，滑动平均滤波器与待滤波直流侧电压信号一一对应，用于滤除直流侧电压中的二倍工频波动成分；各路滑动平均滤波器原理相同、结构统一，以工频半周期为工作周期，由数字信号处理器通过数字控制方法实现。本发明相比于传统的二阶低通滤波方法滤波效果更好，并且算法实现占用数字控制系统的时间资源相对较少、有利于提高系统采样频率，从而提高数字控制的控制精度以及系统稳定性，同时滑动平均滤波器动态响应更快。
【专利说明】一种级联配电网静止同步补偿器直流侧电压的滤波方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于信号处理【技术领域】，具体涉及一种级联配电网静止同步补偿器直流侧 电压的滤波方法。
【背景技术】
[0002] 配电网静止同步补偿器（DSTATC0M)作为静止同步补偿器（STATC0M)在配电网中 的新型应用，通过连续、快速地向配电网中注入大小和性质可调的无功，是补偿负载无功 和谐波，稳定公共连接点电压等的有效手段；与传统无功补偿器（SVC)相比，DSTATC0M以 其快速调节能力、更宽运行范围等优势受到了越来越广泛的关注和应用，此外级联结构的 DSTATC0M通过Η桥功率模块的级联，可实现高压大容量化，非常适合在中高压配电网中的 应用。
[0003] DSTATC0M在补偿无功负载时，补偿电流在装置和电网间交换，会在DSTATC0M的直 流侧引入二倍工频（100Hz)的电压波动，且波动的幅值随着无功负载的加重和直流侧支撑 电容值的减小而增大；该电压波动若不经处理直接送入直流侧稳压控制环路中，会在稳压 环输出中引入谐波分量并进入电流控制环，导致DSTATC0M补偿电流的谐波含量增加，影响 补偿效果；同时电压波动的存在易造成控制系统的误保护或频繁保护，不利于DSTATC0M的 稳定运行。
[0004] 抑制电压波动的简单方法是增大直流侧支撑电容，但会造成装置体积增大、成本 提高；此夕卜，H. Akagi 等在标题为 Control and Performance of a Transformerless Cascade PWM STATC0M With Star Configuration(Industry Applications, IEEE Transactions on, 2007.43(4) :p. 1041-1049)的文章中采用二阶低通滤波器（LPF)的数字滤波方法，能有效 滤除电压波动，避免其进入控制环路；但是二阶低通滤波器采用DSP数字实现时算法占用 的时间资源较多，尤其是级联DSTATC0M由于独立直流侧路数较多，当每路电压信号对应一 路滤波器时，二阶低通滤波器算法占用的时间资源更多，甚至只能降低控制系统采样频率， 而这会牺牲DSTATC0M系统的补偿精度以及稳定性，难以接受。
【发明内容】
[0005] 针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种级联配电网静止同步补 偿器直流侧电压的滤波方法。
[0006] -种级联配电网静止同步补偿器直流侧电压的滤波方法，所述的级联配电网静止 同步补偿器包括多个级联的功率模块，以及基于DSP和FPGA的主控制系统，每个功率模块 具有独立的功率模块控制器，所述的滤波方法包括：
[0007] (1)针对每一个功率模块的直流侧电压，设置一路滑动平均滤波器，DSP每隔一定 的时间间隔通过功率模块控制器和FPGA采样一次当前功率模块的直流侧电压，每个工频 半周期内采样N次；
[0008] (2)每次完成采样后DSP将采样到的直流侧电压输入到滑动平均滤波器，所述的 滑动平均滤波器对采样到的直流侧电压进行滤波，并输出相应的滤波结果，其中第i个工 频半周期内第η次采样后的滤波结果t (η)为：
[0009]
【权利要求】
1. 一种级联配电网静止同步补偿器直流侧电压的滤波方法，所述的级联配电网静止同 步补偿器包括多个级联的功率模块，以及基于DSP和FPGA的主控制系统，每个功率模块具 有独立的功率模块控制器，其特征在于，所述的滤波方法包括： (1) 针对每一个功率模块的直流侧电压，设置一路滑动平均滤波器，DSP每隔一定的时 间间隔通过功率模块控制器和FPGA采样一次当前功率模块的直流侧电压，每个工频半周 期内采样N次； (2) 每次完成采样后DSP将采样到的直流侧电压输入到滑动平均滤波器，所述的滑动 平均滤波器对采样到的直流侧电压进行滤波，并输出相应的滤波结果，其中第i个工频半 周期内第η次采样后的滤波结果t (η)为： Υ^^Χ.,^ + ΧΤ,-Χ^η), Xi (η)为第i个工频半周期内第η次采样得到的直流侧电压，足:,为第i-1个工频半周 期内N次采样得到的直流侧电压的平均值，Χη (η)为第i-Ι个工频半周期内第η次采样得 到的直流侧电压，η = 1，2,......N, i = 1，2,......。
2. 如权利要求1所述的级联配电网静止同步补偿器直流侧电压的滤波方法，所述的滑 动平均滤波器为基于DSP实现的数字滤波器。
3. 如权利要求1所述的级联配电网静止同步补偿器直流侧电压的滤波方法，其特征在 于，所述的N为20?100。
4. 如权利要求1?3中任意一项权利要求所述的级联配电网静止同步补偿器直流侧电 压的滤波方法，其特征在于，所述滑动平均滤波器的滑动窗口中共有N个存储位置，依次存 储一个工频半周期内N次采样得到直流侧电压，初始时刻滑动窗口中的所有存储位置的存 储值均为零。
5. 如权利要求4所述的级联配电网静止同步补偿器直流侧电压的滤波方法，其特征在 于，所述的滤波方法还包括在完成每次采样并滤波输出后，将采样到的直流侧电压写入滑 动窗口中相应的存储位置。
6. 如权利要求5所述的级联配电网静止同步补偿器直流侧电压的滤波方法，其特征在 于，通过以下方法获取第i个工频半周期内N次采样得到的直流侧电压的平均值： (2-1)在第i个工频半周期内，每采样到一个直流侧电压根据以下公式进行累加到相 应的累加和： ^ (n) = Xi (n)+^(11-1), 其中，Η>-1)为第i个工频半周期内第η-1次采样时对应的累加和，氏(0) = 0 ; (2-2)第i个工频半周期结束后利用公式：
计算第i个工频半周期内所有N次采样得到的直流侧电压的平均值。
【文档编号】H02J1/02GK104065057SQ201410238881
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月29日 优先权日:2014年5月29日
【发明者】陈国柱, 王跃, 杨昆 申请人:浙江大学