技术领域
[0001] 本
发明涉及电
力控制领域，尤其涉及一种谐波电流的补偿方法、装置、设备和可读存储介质。
背景技术
[0002] 目前高频的IGBT电源越来越多的应用于负载加热系统，带来的高频化极可能对
电网产生影响，产生严重的谐波污染。例如，IGBT高频的
开关调节进一步反馈到电网，这样会产生快速动态变化的谐波电流。
[0003] 上述谐波电流对于强电网影响变化并不明显，而针对带载较重容量不足的电网，将严重影响电网
电压的
稳定性。谐波电流补偿设备针对这样的高频电源负载，往往会由于谐波补偿
跟踪滞后进而产生系统振荡，进而无法对上述谐波电流进行补偿抑制。
发明内容
[0004] 鉴于此，本发明提供一种谐波电流的补偿方法、装置、设备和可读存储介质，能够在分解得到各次谐波电流的
基础上，进一步对各次谐波进行滤波处理以对各次谐波进行平稳转化和跟踪，进而能够生成各次谐波的给定电流，克服了由于谐波补偿跟踪滞后进而产生系统振荡，进而无法对上述谐波电流进行补偿抑制的缺点。
[0005] 一种谐波电流的补偿方法，补偿方法包括：
[0006] 对电网电压进行
锁相以获取基准
相位值；
[0007] 获取时域内的实时负载电流；
[0008] 根据基准相位值对实时负载电流进行谐波分解，以得到直
角坐标系下的各次谐波电流；
[0009] 对各次谐波电流各自对应的
实部分量和
虚部分量分别进行滤波处理，得到各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值；
[0010] 根据预设幅值
阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值和/或相位进行校正设置以生成时域内的各次谐波给定电流。
[0011] 在一个
实施例中，采用一阶
滤波器、二阶滤波器、有限冲激响应滤波器和无限冲激响应滤波器中的至少一种进行滤波处理。
[0012] 在一个实施例中，得到直角坐标系下的各次谐波电流的计算公式为：
[0013]
[0014]
[0015] 其中，ω表示基准相位值，u(ωt)表示实时负载电流，等式(1)右边表示实时负载电流u(ωt)在直角坐标系下包含的各次谐波电流，a0表示零次谐波分量，a1表示基波实部分量，b1表示基波虚部分量，an表示n次谐波的实部分量，bn表示n次谐波的虚部分量，t表示时间，n属于正整数且不小于2。
[0016] 在一个实施例中，根据预设幅值阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值和/或相位进行校正设置以生成时域内的各次谐波给定电流的步骤包括：
[0017] 根据各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值将各次谐波电流转换为极坐标形式；
[0018] 根据预设幅值阈值对极坐标形式下的各次谐波电流的幅值进行
限幅以生成对应的谐波电流校正幅值；和/或
[0019] 对极坐标形式下的各次谐波电流的相位进行校正补偿以生成对应的谐波电流相位校正值；
[0020] 根据谐波电流校正幅值和/或谐波电流相位校正值得到时域内的各次谐波给定电流。
[0021] 在一个实施例中，补偿方法还包括：
[0022] 对时域内的各次谐波给定电流进行控制以输出各自的脉冲宽度调制
信号；
[0023] 根据各自的脉冲宽度调制信号输出对应的各次谐波补偿电流以对所述实时负载电流进行谐波补偿，各次谐波补偿电流与各自对应的各次谐波给定电流大小相等且方向相反。
[0024] 此外，还提供一种谐波电流的补偿装置，补偿装置包括：
[0025] 相位值获取模
块，用于对电网电压进行锁相以获取基准相位值；
[0026] 负载电流获取模块，用于获取时域内的实时负载电流；
[0027] 谐波分解模块，用于根据基准相位值对实时负载电流进行谐波分解，以得到直角坐标系下的各次谐波电流；
[0028] 滤波模块，用于对各次谐波电流各自对应的实部分量和虚部分量分别进行滤波处理，得到各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值；
[0029] 给定电流生成模块，用于根据预设幅值阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值和/或相位进行校正设置以生成时域内的各次谐波给定电流。
[0030] 在一个实施例中，滤波模块还用于采用一阶滤波器、二阶滤波器、有限冲激响应滤波器和无限冲激响应滤波器中的至少一种进行滤波处理。
[0031] 此外，还提供一种谐波电流的补偿设备，补偿设备包括电压锁相单元、负载电流检测单元和谐波处理与输出单元；
[0032] 电压锁相单元与谐波处理与输出单元连接，用于对电网电压进行锁相以获取基准相位值并发送至谐波处理与输出单元；
[0033] 负载电流检测单元与谐波处理与输出单元连接，用于检测实时负载电流并发送至谐波处理与输出单元；
[0034] 谐波处理与输出单元用于根据基准相位值对实时负载电流进行谐波分解，以得到直角坐标系下的各次谐波电流，对各次谐波电流各自对应的实部分量和虚部分量分别进行滤波处理，得到各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值，根据预设幅值阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值和/或相位进行设置以生成时域内的各次谐波给定电流。
[0035] 在一个实施例中，谐波电流补偿设备还包括闭环控制单元和功率放大单元；
[0036] 闭环控制单元分别与谐波处理与输出单元和功率放大单元相连接，用于接收谐波处理与输出单元发送的时域内的各次谐波电流，对时域内的各次谐波给定电流进行控制以输出各自的脉冲宽度调制信号并发送至功率放大单元；
[0037] 功率放大单元用于根据各自的脉冲宽度调制信号输出对应的各次谐波补偿电流以对实时负载电流进行谐波补偿，各次谐波补偿电流与各自对应的各次谐波给定电流大小相等且方向相反。
[0038] 此外，还提供一种可读存储介质，可读存储介质存储有
计算机程序，计算机程序在被处理器执行上述补偿方法。
[0039] 上述谐波电流的补偿方法、装置、设备和可读存储介质，通过对电网电压进行锁相以获取基准相位值，获取时域内的实时负载电流，根据基准相位值对实时负载电流进行谐波分解，以得到直角坐标系下的各次谐波电流，对各次谐波电流各自对应的实部分量和虚部分量分别进行滤波处理，得到各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值，根据预设幅值阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值和/或相位进行校正设置以生成时域内的各次谐波给定电流，能够在分解得到各次谐波电流的基础上，进一步对各次谐波进行滤波处理以对各次谐波进行平稳转化和跟踪，进而能够生成各次谐波的给定电流，克服了由于谐波补偿跟踪滞后进而产生系统振荡，进而无法对上述谐波电流进行补偿抑制的缺点。
附图说明
[0040] 为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对本发明保护范围的限定。在各个附图中，类似的构成部分采用类似的编号。
[0041] 图1为一个实施例中一种电流谐波的补偿方法的应用环境示意图；
[0042] 图2为一个实施例中一种电流谐波的补偿方法的流程示意图；
[0043] 图3为一个实施例中得到时域内的各次谐波给定电流的方法流程示意图；
[0044] 图4为又一个实施例中一种电流谐波的补偿方法的流程示意图；
[0045] 图5为一个实施例中一种电流谐波的补偿装置的结构
框图；
[0046] 图6为一个实施例中一种电流谐波的补偿设备的结构框图；
[0047] 图7为另一个实施例中一种电流谐波的补偿设备的结构框图。
具体实施方式
[0048] 下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0049] 通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的
选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0050] 在下文中，将更全面地描述本公开的各种实施例。本公开可具有各种实施例，并且可在其中做出调整和改变。然而，应理解：不存在将本公开的各种实施例限于在此公开的特定实施例的意图，而是应将本公开理解为涵盖落入本公开的各种实施例的精神和范围内的所有调整、等同物和/或可选方案。
[0051] 在下文中，可在本发明的各种实施例中使用的术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。
[0052] 此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0053] 除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本发明的各种实施例中被清楚地限定。
[0054] 图1为一个实施例中一种谐波电流的补偿方法的应用环境示意图，包括电网110、电力滤波器120以及负载130。
[0055] 其中，电网110通常采用三相电网，电力滤波器120通常采用有源电力滤波器，负载130通常为高频负载，例如IGBT(Gate Bipolar Transistor，IGBT)高频负载。
[0056] 图2为一个实施例中一种谐波电流的补偿方法的流程示意图，包括：
[0057] 步骤S210，对电网电压进行锁相以获取基准相位值。
[0058] 其中，对于电网电压进行锁相的过程中可采用常规的锁相单元，例如一阶
锁相环或高阶锁相环。其中，对于三相电网电压可采用
软件锁相环实现，例如基于二阶广义积分器的软件锁相环来实现，以精确获取对应的基准相位值。
[0059] 当然，上述对电网电压进行锁相的方法不局限于此，例如还可采用卡尔曼滤波来实现，以获取准确的基准相位值为准。
[0060] 其中，通过电力滤波器能够对电网电压进行锁相以获取基准相位值。
[0061] 步骤S220，获取时域内的实时负载电流。
[0062] 其中，电力滤波器通常设置有电流互感器器件，通过电力滤波器能够获取时域内的实时负载电流。
[0063] 步骤S230，根据基准相位值对实时负载电流进行谐波分解，以得到直角坐标系下的各次谐波电流。
[0064] 其中，在获取对应的基准相位值和实时负载电流之后，由于实时负载电流内部通常包括有来自负载的谐波电流，例如当负载是IGBT高频负载时，实时负载电流中对应的谐波电流成分较多，在获取基准相位值的基础上，采用傅里叶数学变换即可对实时负载电流进行谐波分解，获取直角坐标系下的各次谐波电流。
[0065] 步骤S240，对各次谐波电流各自对应的实部分量和虚部分量分别进行滤波处理，得到各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值。
[0066] 其中，在获取到直角坐标系下的各次谐波电流之后，各次谐波电流各自对应的实部分量和虚部分量各自的瞬态变化极有可能很大，通过采取滤波处理，能够获得较为稳定平滑的各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值，避免对各次谐波电流进行跟踪时产生的瞬态震荡问题。
[0067] 步骤S250，根据预设幅值阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值和/或相位进行校正设置以生成时域内的各次谐波给定电流。
[0068] 其中，在获取到各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值之后，通常还需要对各次谐波电流的幅值进行限制，这是因为电力滤波器都有一定的跟踪补偿幅值限制，过高的幅值会超出电力滤波器的补偿跟踪能力，导致电力滤波器无法进行跟踪，因而需要根据预设幅值阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值进行校正。
[0069] 同样地，由于上述电网电压在进行锁相时，获得的基准相位值一般较容易发生滞后，因而也需要根据各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值对上述相位进行校正处理。
[0070] 进一步地，根据校正后的各次谐波电流的幅值和相位，可得到各次谐波电流的给定电流。
[0071] 上述谐波电流的补偿方法，通过对电网电压进行锁相以获取基准相位值，获取时域内的实时负载电流，根据基准相位值对实时负载电流进行谐波分解，以得到直角坐标系下的各次谐波电流，对各次谐波电流各自对应的实部分量和虚部分量分别进行滤波处理，得到各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值，根据预设幅值阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值和/或相位进行校正设置以生成时域内的各次谐波给定电流，能够在分解得到各次谐波电流的基础上，进一步对各次谐波进行滤波处理以对各次谐波进行平稳转化和跟踪，进而能够生成各次谐波的给定电流，克服了由于谐波补偿跟踪滞后进而产生系统振荡，进而无法对上述谐波电流进行补偿抑制的缺点。
[0072] 在一个实施例中，采用一阶滤波器、二阶滤波器、有限冲激响应滤波器和无限冲激响应滤波器中的至少一种进行滤波处理。
[0073] 其中，采用一阶滤波器时，Yn＝aXn+(1-a)Yn-1，Xn表示本次
采样值，a表示滤波系数，Yn表示本次滤波输出值，Yn-1表示前一次滤波输出，在数字系统中，执行按采样T间隔执行，截止
频率计算公式为 其中，可采用快速处理器，采样率通常设置为100kHz，因此设置滤波系数a即可设置截止频率。
[0074] 其中，为了方便不同系统最终调试，可以将滤波系数a作为可设定的参数，不同的现场、不同的系统以及不同次数谐波都可以单独设定，适应性将更强，从而取得更好的滤波效果。
[0075] 在一个实施例中，得到直角坐标系下的各次谐波电流的计算公式为：
[0076]
[0077]
[0078] 其中，ω表示基准相位值，u(ωt)表示实时负载电流，等式(1)右边表示实时负载电流u(ωt)在直角坐标系下包含的各次谐波电流，a0表示零次谐波分量，a1表示基波实部分量，b1表示基波虚部分量，an表示n次谐波的实部分量，bn表示n次谐波的虚部分量，t表示时间，n属于正整数且不小于2。
[0079] 其中，上述计算公式采用FFT快速傅里叶变换
算法，能够分解得到角坐标系下的各次谐波电流。
[0080] 在一个实施例中，如图3所示，步骤S250包括：
[0081] 步骤S252，根据各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值将各次谐波电流转换为极坐标形式。
[0082] 其中，不妨以 表示n次谐波对应的实部分量滤波值， 表示n次谐波对应的虚部分量滤波值，于是得到各次谐波电流的极坐标形式 其中，n大于或者等于2，且属于正整数，计算公式如下：
[0083]
[0084] 步骤S254，根据预设幅值阈值对极坐标形式下的各次谐波电流的幅值进行限幅以生成对应的谐波电流校正幅值，和/或对极坐标形式下的各次谐波电流的相位进行校正补偿以生成对应的谐波电流相位校正值。
[0085] 其中，上述 大小可能超出电力滤波器的跟踪补偿能力，即过高的幅值，会造成电力滤波器跟踪过程中的震荡问题，因而根据预设幅值阈值对上述极坐标形式下各次谐波电流的幅值进行限制，当某次谐波电流的幅值超过上述预设幅值阈值时，则该次谐波电流的幅值以上述预设幅值阈值为准，当某次谐波电流的幅值不超过上述预设幅值阈值时，则以该次谐波电流的幅值为准。
[0086] 同样地，对极坐标形式下的各次谐波电流的相位 进行校正补偿以生成对应的谐波电流相位校正值。
[0087] 一般地，在实际跟踪补偿过程中，需要同时对各次谐波电流的幅值和相位进行校准。
[0088] 步骤S256，根据谐波电流校正幅值和/或谐波电流相位校正值得到时域内的各次谐波给定电流。
[0089] 电力滤波器在得到谐波电流校正幅值和/或谐波电流相位校正值基础上，将经过校正处理后极坐标形式下的各次谐波电流转换为时域内的各次谐波给定电流。
[0090] 在一个实施例中，如图4所示，上述补偿方法还包括：
[0091] 步骤S260，对时域内的各次谐波给定电流进行控制以输出各自的脉冲宽度调制信号。
[0092] 其中，电力滤波器在生成时域内的各次谐波给定电流后，还需要进一步根据时域内的各次谐波给定电流控制输出各自的脉冲宽度调制信号。
[0093] 其中，上述控制过程可采用重复控制。
[0094] 步骤S270，根据各自的脉冲宽度调制信号输出对应的各次谐波补偿电流以对所述实时负载电流进行谐波补偿，各次谐波补偿电流与各自对应的各次谐波给定电流大小相等且方向相反。
[0095] 其中，在生成各自的脉冲宽度调制信号，通过功率
放大器件可输出对应的各次谐波补偿电流，各次谐波补偿电流与各自对应的各次谐波给定电流大小相等且方向相反，然后该谐波补偿电流可对实时负载电流进行谐波补偿，降低
电路中的谐波电流。
[0096] 此外，如图5所示，还提供一种谐波电流的补偿装置300，上述补偿装置300包括：
[0097] 相位值获取模块310，用于对电网电压进行锁相以获取基准相位值；
[0098] 负载电流获取模块320，用于获取时域内的实时负载电流；
[0099] 谐波分解模块330，用于根据基准相位值对实时负载电流进行谐波分解，以得到直角坐标系下的各次谐波电流；
[0100] 滤波模块340，用于对各次谐波电流各自对应的实部分量和虚部分量分别进行滤波处理，得到各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值；
[0101] 给定电流生成模块350，用于根据预设幅值阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值和/或相位进行校正设置以生成时域内的各次谐波给定电流。
[0102] 在一个实施例中，滤波模块340还用于采用一阶滤波器、二阶滤波器、有限冲激响应滤波器和无限冲激响应滤波器中的至少一种进行滤波处理。
[0103] 此外，如图6所示，还提供一种谐波电流的补偿设备400，上述补偿设备400包括电压锁相单元410、负载电流检测单元420和谐波处理与输出单元430；
[0104] 电压锁相单元410与谐波处理与输出单元430连接，用于对电网电压进行锁相以获取基准相位值并发送至谐波处理与输出单元430；
[0105] 负载电流检测单元420与谐波处理与输出单元430连接，用于检测实时负载电流并发送至谐波处理与输出单元430；
[0106] 谐波处理与输出单元430用于根据基准相位值对实时负载电流进行谐波分解，以得到直角坐标系下的各次谐波电流，对各次谐波电流各自对应的实部分量和虚部分量分别进行滤波处理，得到各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值，根据预设幅值阈值以及各次谐波电流各自对应的实部分量滤波值和虚部分量滤波值分别对各次谐波电流的幅值和/或相位进行设置以生成时域内的各次谐波给定电流。
[0107] 在一个实施例中，如图7所示，提供一种谐波电流补偿设备500，该谐波电流补偿设备500还包括闭环控制单元440和功率放大单元450。
[0108] 其中，闭环控制单元440分别与谐波处理与输出单元430和功率放大单元450相连接，用于接收谐波处理与输出单元430发送的时域内的各次谐波电流，对时域内的各次谐波给定电流进行控制以输出各自的脉冲宽度调制信号并发送至功率放大单元450。
[0109] 其中，功率放大单元450用于根据各自的脉冲宽度调制信号输出对应的各次谐波补偿电流以对实时负载电流进行谐波补偿，各次谐波补偿电流与各自对应的各次谐波给定电流大小相等且方向相反。
[0110] 此外，还提供一种可读存储介质，可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序在被处理器执行上述补偿方法。
[0111] 在本
申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的
流程图和结构图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，结构图和/或流程图中的每个方框、以及结构图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于
硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
[0112] 另外，在本发明各个实施例中的各功能模块或单元可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或更多个模块集成形成一个独立的部分。
[0113] 所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对
现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是智能手机、个人计算机、
服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动
硬盘、只读
存储器(ROM，Read-Only Memory)、
随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0114] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉
本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
