一种谐波谐振抑制系统

1.本发明属于微电网技术领域，具体涉及一种谐波谐振抑制系统。


背景技术：

2.微电网也译为微网，是指由分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护装置等组成的小型发配电系统。微电网的提出旨在实现分布式电源的灵活、高效应用，解决数量庞大、形式多样的分布式电源并网问题。开发和延伸微电网能够充分促进分布式电源与可再生能源的大规模接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠供给，是实现主动式配电网的一种有效方式，使传统电网向智能电网过渡，在微电网中会存在有大量的谐波谐振，为了保持微电网的稳定运行，需要进行谐波抑制，抑制谐波是一种依据谐波产生的原因来抑制谐波影响的技术。在理想的干净供电系统中，电流和电压都是正弦波的。在只含线性元件(电阻、电感及电容)的简单电路里，流过的电流与施加的电压成正比，流过的电流是正弦波。随着电力电子技术的不断进步和发展，系统内电力电子设备得到了广泛的应用，同时非线性负荷不断增加，高压直流通电得到普及，导致电力系统谐波问题日益严重本文在此基拙上分析了电力系统中谐波问题产生的原因以及造成的危害，然后根据谐波产生的原因提出抑制谐波的各种技术以及抑制效果，然而市面上各种的谐波谐振抑制系统仍存在各种各样的问题。
3.如授权公告号为cn112234647a所公开的一种微电网的谐波谐振抑制系统，其虽然实现了管理芯片max16046对微电网的输出电压的波形进行调控抑制，使得微电网的输出电压的波形设备的电压波形相同，实现微电网为设备进行无冲击供电，但是并未解决现有谐波谐振抑制系统存在的不能够实现检测，以及不能够实现多种谐波谐振抑制的问题，为此我们提出一种谐波谐振抑制系统。


技术实现要素：

4.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种谐波谐振抑制系统，以解决背景技术所提出的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
6.一种谐波谐振抑制系统，包括微电网，所述微电网上电性连接有谐波谐振抑制系统和检测系统，所述谐波谐振抑制系统的一端电性连接有负载模块，所述谐波谐振抑制系统和所述检测系统上电性连接有控制模块；
7.所述谐波谐振抑制系统中包括有有源电力滤波器模块、带通滤波器模块和pwm模块，所述有源电力滤波器模块与所述微电网，所述有源电力滤波器模块与所述带通滤波器模块电性连接，所述带通滤波器模块与所述pwm模块电性连接，所述pwm模块与所述负载模块电性连接；
8.所述检测系统中包括有电流检测模块、第一闭环反馈模块、第二闭环反馈模块和傅立叶变换模块，所述电流检测模块串联连接在所述带通滤波器模块与所述pwm模块之间，
所述第一闭环反馈模块电性连接在所述pwm模块与所述负载模块之间，所述第二闭环反馈模块电性连接在所述有源电力滤波器模块与所述带通滤波器模块之间，所述傅立叶变换模块电性连接在所述pwm模块和所述所述负载模块之间，所述电流检测模块、所述第一闭环反馈模块、所述第二闭环反馈模块和所述傅立叶变换模块均与所述控制模块电性连接；
9.所述控制模块上电性连接有信息模块，所述信息模块上电性连接有通讯模块；
10.所述谐波谐振抑制系统用于实现对电路中的谐振谐振进行有效的抑制处理，所述检测系统用于实现对系统电路中的电流大小和波动进行检测，通过所述傅立叶变换模块实现对采集到的一个周期内的电压值或电流值进行计算和分析得到电流中所包含的谐波次数、幅值信息，将有待消除的谐波分量通过傅里叶变换器获得所需的误差信号，再将所得的误差信号进行傅里叶反变换得到补偿信号，实现对谐波谐振进行抑制抵消。
11.较佳的，所述有源电力滤波器模块采用fft算法、dft算法以及三相电路瞬时无功功率理论算法，所述有源电力滤波器模块采用的是串联连接。
12.较佳的，所述dft算法的计算方法如下所示：
13.假设a以系数形式给出：a＝(a0,a1,a2...an-1)，接下来对k＝0,1,2,..n-1，定义结果yk：
14.向量y＝(y0,y1,...yn-1)就是系数向量a＝(a0,a1,...,an-1)的离散傅里叶变换dft；
15.所述fft算法的计算方法如下所示：
16.首先分别定义两个新的次数界为n/2的多项式；
17.a[0](x)＝a0+a2+...an-2xn/2-1；
[0018]
a[1](x)＝a1+a3+...an-1xn/2-1；
[0019]
分别包含了所有偶数下标的系数和奇数下标的系数，
[0020]
a(x)＝a[0](x2)+xa[1](x2)；
[0021]
因而求a(x)在处的值得问题转化为：
[0022]
求次数界为n/2的多项式a[0](x)+xa[1](x)在点(ω0)2
…
(ωn-1)2处的取值；
[0023]
通过用递归方法计算fft；
[0024]
计算出逆dft，将fft算法进行修改，将a与y互换，用w
n-1替换ωn，并将计算结果的每个数除以n。
[0025]
较佳的，所述带通滤波器模块用于允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段，有效的实现对谐波谐振进行有效的屏蔽，防止谐波谐振的波形穿过。
[0026]
较佳的，所述pwm模块能使谐波频谱增高从而降低谐波量，使得变流器的输入为正弦波；
[0027]
所述pwm模块用于实现对谐波进行调制，谐波特征频谱为n＝kp
±
1，当p增加时，n随之增加，则谐波电流减少，谐波也随之减少。
[0028]
较佳的，所述第一闭环反馈模块和所述第二闭环反馈模块分别用于对谐波谐振抑制前后的电流进行有效的检测，并且将电流数据信息进行反馈给所述控制模块，所述控制模块实现对所述谐波谐振抑制系统进行控制调节，实现有效的谐波谐振进行抑制。
[0029]
较佳的，所述控制模块中集成有至少两组比较器，两组所述比较器用于实现对所
述第一闭环反馈模块、所述第二闭环反馈模块以及傅立叶变换模块采集的到的数据信息进行有效的比较，判定谐波谐振的前后大小比，所述控制模块中还集成有存储模块，所述存储模块包括有rom存储模块和ram存储模块。
[0030]
较佳的，所述电流检测模块用于实现对电流的大小进行有效的检测，所述电流检测模块与所述控制模块电性连接，所述控制模块通过所述电流检测模块检测到的数据信息实现对所述带通滤波器模块进行有效的控制调节。
[0031]
较佳的，所述信息模块中包括有数据信息采集电路，所述数据信息采集电路用于实现对数据信息进行接收，包括有数据信息检测电路，所述数据信息检测电路用于实现对数据信息进行检测大小和类型，包括有数据信息转换电路，所述信息转换电路用于实现对数据信息的类型进行转换，包括有数据信息增益滤波电路，所述数据信息增益滤波电路用于实现对数据信息进行放大和滤波，所述通讯模块采用的是无线通讯。
[0032]
较佳的，所述傅立叶变换模块的原理如下：将周期函数展开为常数与一组具有共同周期的正弦函数和余弦函数之和；
[0033]
满足dirichlet条件的、以t为周期的时间的周期函数f(t)，在连续点处，用下述的三角函数的线性组合来表示：
[0034][0035]
上式称为f(t)的傅里叶级数，其中，ω＝2π/t；
[0036][0037]
n为整数，n》＝0；
[0038][0039]
n为整数，n》＝1；
[0040]
在间断点处，下式成立：
[0041][0042]
为信号f(t)的直流分量；
[0043]
令
[0044]
c1为基波幅值，cn为n次谐波的幅值。
[0045]
综上所述，本发明主要具有以下有益效果：。
[0046]
(1)、本发明能够通过检测系统实现对电路中的谐波谐振进行有效的检测，在检测过后传输给控制模块，通过控制模块进行有效的计算处理，使得控制模块能够精准的得到谐波谐振的数值，并且检测模块包括有电流检测模块、第一闭环反馈模块、第二闭环反馈模块和傅立叶变换模块进行有效的检测反馈数据信息，便于进行控制调节。
[0047]
(2)、本发明通过谐波谐振抑制系统实现对电路中的谐波谐振进行有效的抑制和调控，能够实现对系统电路中的谐波谐振进行有效的抑制和去除，保证电路的稳定运行，以
及设有若干组谐波谐振抑制模块，能够实现对不同阶段内的谐波谐振进行有效的抑制，提高谐波谐振的抑制效率，以及能够实现对数据信息进行上传或者是远程控制微电网的端部，实现系统化控制调节抑制谐波谐振。
附图说明
[0048]
图1为本发明的系统结构示意图。
具体实施方式
[0049]
实施例：
[0050]
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
[0051]
实施例1
[0052]
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种谐波谐振抑制系统，包括微电网，有源电力滤波器模块微电网上电性连接有谐波谐振抑制系统和检测系统，有源电力滤波器模块谐波谐振抑制系统的一端电性连接有负载模块，有源电力滤波器模块谐波谐振抑制系统和有源电力滤波器模块检测系统上电性连接有控制模块；
[0053]
有源电力滤波器模块谐波谐振抑制系统中包括有有源电力滤波器模块、带通滤波器模块和pwm模块，有源电力滤波器模块有源电力滤波器模块与有源电力滤波器模块微电网，有源电力滤波器模块有源电力滤波器模块与有源电力滤波器模块带通滤波器模块电性连接，有源电力滤波器模块带通滤波器模块与有源电力滤波器模块pwm模块电性连接，有源电力滤波器模块pwm模块与有源电力滤波器模块负载模块电性连接；
[0054]
有源电力滤波器模块检测系统中包括有电流检测模块、第一闭环反馈模块、第二闭环反馈模块和傅立叶变换模块，有源电力滤波器模块电流检测模块串联连接在有源电力滤波器模块带通滤波器模块与有源电力滤波器模块pwm模块之间，有源电力滤波器模块第一闭环反馈模块电性连接在有源电力滤波器模块pwm模块与有源电力滤波器模块负载模块之间，有源电力滤波器模块第二闭环反馈模块电性连接在有源电力滤波器模块有源电力滤波器模块与有源电力滤波器模块带通滤波器模块之间，有源电力滤波器模块傅立叶变换模块电性连接在有源电力滤波器模块pwm模块和有源电力滤波器模块有源电力滤波器模块负载模块之间，有源电力滤波器模块电流检测模块、有源电力滤波器模块第一闭环反馈模块、有源电力滤波器模块第二闭环反馈模块和有源电力滤波器模块傅立叶变换模块均与有源电力滤波器模块控制模块电性连接；
[0055]
有源电力滤波器模块控制模块上电性连接有信息模块，有源电力滤波器模块信息模块上电性连接有通讯模块；
[0056]
有源电力滤波器模块谐波谐振抑制系统用于实现对电路中的谐振谐振进行有效的抑制处理，防止电力系统中大量谐波的存在造成了电力系统中电压与电流的不对称，降低了电能的质量，有源电力滤波器模块检测系统用于实现对系统电路中的电流大小和波动进行检测，并且实现对系统电路中的电流进行检测反馈，实现对电流的波动进行控制调节，还能够通过有源电力滤波器模块傅立叶变换模块实现对采集到的一个周期内的电压值或电流值进行计算和分析，从而得到电流中所包含的谐波次数、幅值等信息，将有待消除的谐波分量通过傅里叶变换器获得所需的误差信号，再将所得的误差信号进行傅里叶反变换就
得到了补偿信号，实现对谐波谐振进行抑制抵消。
[0057]
为了使得有源电力滤波器模块进行计算处理，本实施例中，优选的，有源电力滤波器模块有源电力滤波器模块采用fft算法、dft算法以及三相电路瞬时无功功率理论算法，有源电力滤波器模块有源电力滤波器模块采用的是串联连接。
[0058]
为了实现有效的进行计算处理，本实施例中，优选的，有源电力滤波器模块dft算法的计算方法如下所示：
[0059]
假设a以系数形式给出：a＝(a0,a1,a2...an-1)，接下来对k＝0,1,2,..n-1，定义结果yk：
[0060]
向量y＝(y0,y1,...yn-1)就是系数向量a＝(a0,a1,...,an-1)的离散傅里叶变换dft；
[0061]
有源电力滤波器模块fft算法的计算方法如下所示：
[0062]
首先分别定义两个新的次数界为n/2的多项式；
[0063]
a[0](x)＝a0+a2+...an-2xn/2-1；
[0064]
a[1](x)＝a1+a3+...an-1xn/2-1；
[0065]
分别包含了所有偶数下标的系数和奇数下标的系数，
[0066]
a(x)＝a[0](x2)+xa[1](x2)；
[0067]
因而求a(x)在处的值得问题转化为：
[0068]
求次数界为n/2的多项式a[0](x)+xa[1](x)在点(ω0)2
…
(ωn-1)2处的取值，
[0069]
通过用递归方法计算fft，
[0070]
计算出逆dft，将fft算法进行修改，将a与y互换，用w
n-1替换ωn，并将计算结果的每个数除以n。
[0071]
为了实现对谐波谐振的进行屏蔽滤除，本实施例中，优选的，有源电力滤波器模块带通滤波器模块用于允许特定频段的波通过同时屏蔽其他频段，有效的实现对谐波谐振进行有效的屏蔽，防止谐波谐振的波形穿过。
[0072]
为了实现对谐波谐振进行有效的转换，保持输出均为正弦波，本实施例中，优选的，有源电力滤波器模块pwm模块能使谐波频谱增高从而降低谐波量，使得变流器的输入为正弦波；
[0073]
有源电力滤波器模块pwm模块用于实现对谐波进行调制，谐波特征频谱为n＝kp
±
1，由式可见，p增加时，n会随之增加，则谐波电流减少，相应的谐波也随之减少。
[0074]
为了实现对系统进行有效的检测，并且实现反馈调节，本实施例中，优选的，有源电力滤波器模块第一闭环反馈模块和有源电力滤波器模块第二闭环反馈模块分别用于对谐波谐振抑制前后的电流进行有效的检测，并且将电流数据信息进行反馈给有源电力滤波器模块控制模块，有源电力滤波器模块控制模块实现对有源电力滤波器模块谐波谐振抑制系统进行控制调节，实现有效的谐波谐振进行抑制。
[0075]
为了实现对检测的数据信息进行比较处理，本实施例中，优选的，有源电力滤波器模块控制模块中集成有至少两组比较器，两组有源电力滤波器模块比较器用于实现对有源电力滤波器模块第一闭环反馈模块、有源电力滤波器模块第二闭环反馈模块以及傅立叶变换模块采集的到的数据信息进行有效的比较，判定谐波谐振的前后大小比，有源电力滤波
器模块控制模块中还集成有存储模块，有源电力滤波器模块存储模块包括有rom存储模块和ram存储模块。
[0076]
为了实现对对电流大小进行检测，并且根据电流的大小进行调节谐波谐振的抑制，本实施例中，优选的，有源电力滤波器模块电流检测模块用于实现对电流的大小进行有效的检测，且有源电力滤波器模块电流检测模块与有源电力滤波器模块控制模块电性连接，有源电力滤波器模块控制模块通过有源电力滤波器模块电流检测模块检测到的数据信息实现对有源电力滤波器模块带通滤波器模块进行有效的控制调节。
[0077]
为了实现对数据信息进行处理，保持数据信息的稳定精准的传输，本实施例中，优选的，有源电力滤波器模块信息模块中包括有数据信息采集电路，有源电力滤波器模块数据信息采集电路用于实现对数据信息进行接收，包括有数据信息检测电路，有源电力滤波器模块数据信息检测电路用于实现对数据信息进行检测大小和类型，包括有数据信息转换电路，有源电力滤波器模块信息转换电路用于实现对数据信息的类型进行转换，包括有数据信息增益滤波电路，有源电力滤波器模块数据信息增益滤波电路用于实现对数据信息进行放大和滤波，有源电力滤波器模块通讯模块采用的是无线通讯。
[0078]
为了实现对检测的数据记性傅立叶变换处理，便于进行控制调节，本实施例中，优选的，有源电力滤波器模块傅立叶变换模块的原理如下，周期函数都可以展开为常数与一组具有共同周期的正弦函数和余弦函数之和；
[0079]
满足dirichlet条件的、以t为周期的时间的周期函数f(t)，在连续点处，可用下述的三角函数的线性组合(傅里叶级数)来表示：
[0080][0081]
上式称为f(t)的傅里叶级数，其中，ω＝2π/t；
[0082][0083]
n为整数，n》＝0；
[0084][0085]
n为整数，n》＝1；
[0086]
在间断点处，下式成立：
[0087][0088]
为信号f(t)的直流分量；
[0089]
令
[0090]
c1为基波幅值，cn为n次谐波的幅值；
[0091]
谐波的频率必然也等于基波的频率的整数倍，基波频率3倍的波称之为三次谐波，基波频率5倍的波称之为五次谐波，以此类推，不管几次谐波，他们都是正弦波。
[0092]
本发明的工作原理及使用流程：在使用的时候，通过微电网实现供电，使得负载模
块能够实现稳定的运行，且微电网在进行供电的时候，通过谐波谐振抑制系统实现对电路中的谐波谐振进行有效的抑制处理，保持电路的稳定性，并且设有检测系统可以有效的实现对系统电路中的电流电压进行检测，并且根据检测到的数据信息实现控制调节，使得系统电路在进行供电运行的时候，能够保持精准度，且在进行检测和抑制的过程中，控制模块可以通过信息模块实现对数据信息进行处理，然后通过通讯模块进行传输，使得系统电路能够实现数据的上传和远程控制调节，便于进行操作和控制，有源电力滤波器模块谐波谐振抑制系统用于实现对电路中的谐振谐振进行有效的抑制处理，防止电力系统中大量谐波的存在造成了电力系统中电压与电流的不对称，降低了电能的质量，有源电力滤波器模块检测系统用于实现对系统电路中的电流大小和波动进行检测，并且实现对系统电路中的电流进行检测反馈，实现对电流的波动进行控制调节，还能够通过有源电力滤波器模块傅立叶变换模块实现对采集到的一个周期内的电压值或电流值进行计算和分析，从而得到电流中所包含的谐波次数、幅值等信息，将有待消除的谐波分量通过傅里叶变换器获得所需的误差信号，再将所得的误差信号进行傅里叶反变换就得到了补偿信号，实现对谐波谐振进行抑制抵消。
[0093]
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。