專利名稱：電力轉換裝置的諧波電流抑制方法和諧波電流抑制裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于連接至一系統(tǒng)的電力轉換裝置的諧波電流抑制，并且涉及能夠僅僅利用測試操作來跟隨諧波抑制控制的諧波電流抑制裝置和諧波電流抑制方法，其中，不管該系統(tǒng)的條件如何變化而不必重新設計控制參數。
背景技術：
當連接至一系統(tǒng)時，電力轉換裝置除了基頻電流以外還輸出諧波電流。諧波電流可能導致功率因數改善電容器過熱和擊穿、變壓器燒損、電動機跳動、或者斷路器不正常工作，其中，功率因數改善電容器、變壓器、電動機、以及斷路器連接至該系統(tǒng)。因此，在將電力轉換裝置連接至一系統(tǒng)時，針對諧波流出提供調節(jié)。為了抑制諧波電流輸出，將電力轉換裝置連接至LC濾波器。然而，可能的是，LC濾波器與該系統(tǒng)中的電容器、變壓器或負載之間出現諧振，致使增加了特定階的諧波電流輸出。針對這種情況，存在一種向濾波電容器串聯地添加電阻來抑制諧波電流的技術。抑制諧波電流可以通過以下方式實現向電力轉換裝置應用阻尼控制，并且向逆變器輸出電流感測信號應用濾波，以提取諧波并且調節(jié)相位，接著將其添加至輸出電壓命令值來抵消諧波(參見專利文獻I)。而且，在專利文獻2的說明書的段落0005和0006中，描述了利用LC濾波器的輸出部的電流的反饋來執(zhí)行逆變器控制，以使得即使系統(tǒng)的電感分量的值在諧振抑制控制期間改變也保持畸變電流抑制效果。專利文獻2公開了一種感測濾波器電流并且補償諧波的方法。在這種控制中，將相位偏移添加至被用于提取諧波的反dq變換，以考慮從電流命令值到濾波器電流的相位傳遞特性。而且，存在一種測量從諧波抑制電流命令值至AC濾波器的輸出電流的傳遞函數，以抑制從電力轉換裝置輸出的諧波電流的方法?，F有技術文獻專利文獻專利文獻I JP2009-106131A專利文獻2 JP2OOl-16867A

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的問題向濾波電容器串聯地添加電阻的方法面臨濾波器的諧波抑制功能劣化并且電阻造成損耗的問題。而且，在專利文獻I所公開的方法中，必需針對要連接的每一個系統(tǒng)設計阻尼控制的控制參數。當系統(tǒng)條件的變化導致諧波電流的頻率變化時，其無法適應這種情況，并且必需重新設計參數。如果系統(tǒng)條件已知，則可以進行基于仿真的設計。然而，難于調查系統(tǒng)中所有的電路常數。而且，在諧波具有多個頻率時，濾波器設計較難。
專利文獻2所公開的方法面臨該方法未考慮有關幅度的傳遞特性的問題。因此，如果系統(tǒng)條件改變，則可能的是，在從逆變器輸出要補償的諧波電流時，其主要部分流入濾波電容器，由此導致以下問題用于補償濾波器電流的畸變的逆變器輸出電流變得不足，致使畸變繼續(xù)存在，或者針對畸變的補償需要較長時段。而且，濾波電容器和系統(tǒng)有可能導致諧振。在這種情況下，濾波器電流大于逆變器輸出電流，致使針對畸變的補償可能過多，以導致控制不穩(wěn)定。而且，當系統(tǒng)條件的變化導致相位偏移偏離一合適值時，出現花費較多時間來補償畸變或者控制變得不穩(wěn)定的問題，其中，該相位偏移被用于反dq變換。測量從諧波抑制電流命令值到AC濾波器輸出電流的傳遞函數的方法需要復數計算，其中，傳遞函數的階次通過尋找在傳遞函數的測量期間的諧振點的數量來估算，并接著通過最小二乘法等的方法從測量結果估算針對每一個階次的系數。在其它控制方法中，設計需要調查系統(tǒng)中的所有電路常數。當系統(tǒng)條件改變時，變得必需重新設計參數。在將來，希望促進自然能量的使用，從而連接更多的電力轉換裝置，增加了諧振點的數量，并且出現系統(tǒng)條件的頻繁改變。而且，對于這種系統(tǒng)來說，必需執(zhí)行能夠在不需要重新設計控制參數的情況下容易地跟隨變化的系統(tǒng)條件的諧波抑制控制。然而，如上所述，常規(guī)方法面臨諧波抑制控制無法在不需要重新設計控制參數的情況下跟隨變化的系統(tǒng)條件的問題。本發(fā)明要解決上述問題。本發(fā)明的一個目的是，提供一種用于電力轉換裝置的諧波電流抑制裝置和諧波電流抑制方法，其能夠在不需要重新設計控制參數的情況下容易地跟隨變化的系統(tǒng)條件。用于解決該問題的手段為了解決上述問題，根據權利要求1，一種用于電力轉換裝置的諧波電流抑制裝置，其中，AC濾波器具有連接至交流電源的系統(tǒng)母線的一個端部、和連接至電力轉換裝置的另一端部，諧波電流抑制裝置包括電流控制部件，該電流控制部件獲取流過電力轉換裝置的電流與電力轉換裝置電流的電流命令值之間的偏差，并且基于該偏差的輸出來控制電力轉換裝置；和諧波抑制控制部件，該諧波抑制控制部件包括諧波感測部，該諧波感測部接收AC濾波器的輸出電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波，和干擾觀察器，該干擾觀察器通過向諧波感測部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算該諧波的干擾，其中，該系數被定義為從諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用對控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定；其中，該諧波抑制控制部件通過獲取所估算的干擾與用于干擾抑制的干擾命令值之間的偏差，來計算諧波抑制電流命令值；其中，將由諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值疊加在電流控制部件的電流命令值上，以用于諧波電流抑制。根據權利要求11，一種用于電力轉換裝置的諧波電流抑制方法，其中，AC濾波器具有連接至交流電源的系統(tǒng)母線的一個端部、和連接至電力轉換裝置的另一端部，該諧波電流抑制方法包括諧波感測步驟，使諧波抑制控制部件的諧波感測部接收AC濾波器的輸出電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；干擾估算步驟，使諧波抑制控制部件的干擾觀察器通過向諧波感測部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算諧波的干擾，其中，該系數被定義為從諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定；諧波抑制電流命令值計算步驟，使諧波抑制控制部件通過獲取所估算干擾與用于干擾抑制的干擾命令值之間的偏差，來計算諧波抑制電流命令值；以及使電流控制部件獲取流過電力轉換裝置的電流與電流命令值之間的偏差，并且基于偏差的輸出來控制電力轉換裝置的步驟，其中，該電流命令值通過將由諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值疊加在設置的電流命令值上來生成。根據上述配置，以下特征用于抑制因AC濾波器與系統(tǒng)阻抗之間的諧振而從電力轉換裝置流出的諧波電流通過獲取用于干擾抑制的干擾命令值與基于所述系數(傳遞函數的反函數的系數)估算的干擾之間的偏差來計算諧波抑制電流命令值，以抵消從諧波抑制電流命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞特性。而且，對于其中AC濾波器和系統(tǒng)阻抗未知并且存在許多諧振點的情況來說，有可能基于通過測試操作的系數Qam、Qbm的測量來執(zhí)行穩(wěn)定的諧波抑制，其中，其變得不必設計控制參數。而且，盡管因控制延遲而造成的相位延遲常規(guī)上導致針對高階諧波的顯著影響，但本發(fā)明(其中，基于包括控制延遲的傳遞特性的測量來確定所述系數)使得即使諧波的階次較高也可能穩(wěn)定地抑制諧波。根據權利要求2，根據權利要求1所述的諧波電流抑制裝置被配置成使得諧波電流抑制裝置設置有并聯的多個諧波抑制控制部件，其中，所述多個諧波抑制控制部件對應于多個階次的諧波；通過諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值被相加；將電流命令值的總和疊加在該電流控制部件的電流命令值上。根據權利要求12，根據權利要求11所述的諧波電流抑制方法被配置成使得諧波電流抑制方法設置有并聯的多個諧波抑制控制部件，其中，所述多個諧波抑制控制部件對應于多個階次的諧波；并且諧波電流抑制方法包括使電流控制部件對由諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值求和，并且將電流命令值的和疊加在電流控制部件的電流命令值上的步驟。根據上述配置，諧振抑制控制部的諧波感測部的計算用于完全抵消與不同階諧波的干涉，并由此使得可能抑制多個階次的諧波。根據權利要求3，根據權利要求1或2所述的諧波電流抑制裝置被配置成使得代替AC濾波器的輸出電流的輸入，諧波感測部接收AC濾波器的輸出電流和流過連接至系統(tǒng)母線的負載的負載電流的總和電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；并且干擾觀察器的系數被定義為從諧波抑制電流命令值到該總和電流的傳遞函數的反函數。根據權利要求13，根據權利要求11或12所述的諧波電流抑制方法被配置成使得該諧波感測步驟是這樣的步驟代替AC濾波器的輸出電流的輸入，接收AC濾波器的輸出電流和流過連接至系統(tǒng)母線的負載的負載電流的總和電流的輸入，并且按直流值形式輸出該輸入電流的預定階諧波；并且干擾觀察器的系數被定義為從諧波抑制電流命令值至該總和電流的傳遞函數的反函數。根據上述配置，有可能提供在電力轉換裝置處吸收由系統(tǒng)負載輸出的諧波電流的有源濾波功能，并且防止諧波電流輸出至高層系統(tǒng)。
根據權利要求4，根據權利要求1或2所述的諧波電流抑制裝置被配置成使得代替AC濾波器的輸出電流的輸入，諧波感測部接收流過系統(tǒng)母線的系統(tǒng)電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；并且干擾觀察器的系數被定義為從諧波抑制電流命令值到系統(tǒng)電流的傳遞函數的反函數。根據權利要求14，根據權利要求11或12所述的諧波電流抑制方法被配置成使得諧波感測步驟是這樣的步驟代替AC濾波器的輸出電流的輸入，接收流過系統(tǒng)母線的系統(tǒng)電流的輸入，并且按直流值形式輸出該輸入電流的預定階次諧波；并且干擾觀察器的系數被定義為從諧波抑制電流命令值到系統(tǒng)電流的傳遞函數的反函數。根據上述配置，即使對于將系統(tǒng)的互連點連接至除了諧波負載或有源濾波器以外的其它部件的情況來說，也可以基于通過測試操作的系數的測量來執(zhí)行穩(wěn)定的諧波抑制。而且，可以省略感測濾波器的輸出電流的電流傳感器。根據權利要求5，根據權利要求1至4中的任一項所述的諧波電流抑制裝置被配置成使得通過諧波感測部感測到的、按直流值形式的諧波具有階次n，其中n=-l，以使得通過諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值是基波的反相分量。根據權利要求15，根據權利要求11至14中的任一項所述的諧波電流抑制方法被配置成使得通過諧波感測步驟感測到的、按直流值形式的諧波具有階次n，其中n=-l，以使得通過諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值是基波的反相分量。根據上述配置，對于負載三相不平衡的情況來說，可以補償負載電流的不平衡分量并且平衡系統(tǒng)電流。根據權利要求6，根據權利要求1至5中的任一項所述的諧波電流抑制裝置被配置成使得利用或不利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定干擾觀察器的系數；諧波電流抑制裝置包括系數修正量計算部，該系數修正量計算部估計諧波感測部的輸出信號的諧波測量值與該輸出信號之前一個周期的諧波測量值之間的變化量；計算該輸出信號之前一個周期的諧波測量值與該變化量之間的相位差，作為該系數的相位修正量；并且計算該輸出信號之前一個周期的諧波測量值與該變化量之間的幅度差，作為該系數的幅度修正量；和系數修正部件，該系數修正部件通過由系數修正量計算部計算出的相位修正量來修正該系數的相位，并且通過由系數修正量計算部計算出的幅度修正量來修正該系數的幅度。根據權利要求16，根據權利要求11至15中的任一項所述的諧波電流抑制方法被配置成使得利用或不利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定干擾觀察器的系數；諧波電流抑制方法包括系數修正量計算步驟，該系數修正量計算步驟使系數修正部件的系數修正量計算部估計諧波感測部的輸出信號的諧波測量值與該輸出信號之前一個周期的諧波測量值之間的變化量；計算該輸出信號之前一個周期的諧波測量值與該變化量之間的相位差，作為系數的相位修正量；并且計算該輸出信號之前一個周期的諧波測量值與該變化量之間的幅度差，作為該系數的幅度修正量；和系數修正步驟，該系數修正步驟使系數修正部件通過由系數修正量計算部計算出的相位修正量來修正該系數的相位，并且通過由系數修正量計算部計算出的幅度修正量來修正該系數的幅度。根據上述配置，可以執(zhí)行跟隨系統(tǒng)條件變化的諧波抑制，同時防止因諸如負載變化的系統(tǒng)條件變化而造成控制變得不穩(wěn)定。不必通過測試操作來確定系數，因為即使系數的初始值未被小心地確定，也可以將該系數設置成合適值。
根據權利要求7，根據權利要求6所述的諧波電流抑制裝置被配置成使得系數修正部件預置用于修正的條件，并且根據所感測的諧波是否符合用于修正的條件，來調節(jié)所計算的相位修正量和幅度修正量。根據權利要求17，根據權利要求16所述的諧波電流抑制方法被配置成使得該系數修正步驟預置用于修正的條件，并且根據所感測諧波是否符合用于修正的條件，來調節(jié)所計算的相位修正量和幅度修正量。根據上述配置，可以通過根據目標設置用于修正的條件，來根據目標調節(jié)修正量，該目標是，例如，抑制過調節(jié)的出現，或者增強幅度的準確性。根據權利要求8，根據權利要求1至7中的任一項所述的諧波電流抑制裝置被配置成使得電流控制部件獲取流過電力轉換裝置的電流的d軸分量與電力轉換裝置電流的d軸分量的電流命令值之間的偏差、和流過電力轉換裝置的電流的q軸分量與電力轉換裝置電流的q軸分量的電流命令值之間的偏差，并且基于偏差的輸出來控制電力轉換裝置；并且諧波抑制控制部件的諧波感測部包括離散傅立葉變換部，該離散傅立葉變換部將d、q軸變換應用于輸入的電流，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；和干擾觀察器，該干擾觀察器通過向離散傅立葉變換部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算諧波的d軸分量的干擾和該諧波的q軸分量的干擾，其中，該系數被定義為從d軸和q軸分量中的每一個分量的諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定；其中，d軸和q軸諧波抑制電流命令值是通過獲取所估算干擾與用于干擾抑制的干擾命令值之間的偏差來計算的；其中，將通過諧波抑制控制部件計算出的d軸和q軸諧波抑制電流命令值疊加在電流控制部件的d軸和q軸電流命令值上，以用于諧波電流抑制。根據權利要求18，根據權利要求11至17中的任一項所述的諧波電流抑制方法被配置成使得諧波感測步驟是使離散傅立葉變換部向輸入電流應用d、q軸變換，并且按直流值形式輸出該輸入電流的預定階諧波的步驟；干擾估算步驟是通過向離散傅立葉變換部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算諧波的d軸分量的干擾和諧波的q軸分量的干擾的步驟，其中，該系數被定義為從d軸和q軸分量中的每一個分量的諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定；該諧波抑制電流命令值計算步驟是通過獲取所估算干擾與用于干擾抑制的干擾命令值之間的偏差，來計算d軸和q軸諧波抑制電流命令值的步驟；以及該控制電力轉換裝置的步驟是獲取流過電力轉換裝置的電流的d軸分量與通過將由諧波抑制控制部件計算出的d軸諧波抑制電流命令值疊加在電流控制部件的d軸電流命令值上而獲取的電流命令值之間的偏差，并且獲取流過電力轉換裝置的電流的q軸分量與通過將由諧波抑制控制部件計算出的q軸諧波抑制電流命令值疊加在電流控制部件的q軸電流命令值上而獲取的電流命令值之間的偏差，并基于該偏差的輸出來控制電力轉換裝置的步驟。根據上述配置，以下特征用于抑制因AC濾波器與系統(tǒng)阻抗之間的諧振而從三相電力轉換裝置流出的諧波電流通過獲取用于干擾抑制的干擾命令值與基于所述系數(傳遞函數的反函數的系數)估算的干擾之間的偏差來計算諧波抑制電流命令值，以抵消從d軸和q軸諧波抑制電流命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞特性。而且，對于其中AC濾波器和系統(tǒng)阻抗未知并且存在許多諧振點的情況來說，可以基于通過測試操作的系數Qam、Qbm的測量來執(zhí)行穩(wěn)定諧波抑制，其中，其變得不必設計控制參數。而且，盡管因控制延遲而造成的相位延遲常規(guī)上導致針對高次諧波的顯著影響，但本發(fā)明(其中，基于包括控制延遲的傳遞特性的測量來確定所述系數)使得即使諧波的階次較高也可以穩(wěn)定地抑制諧波。根據權利要求9，根據權利要求8所述的諧波電流抑制裝置被配置成使得干擾觀察器通過將乘法器應用至該離散傅立葉變換部的用Ioutd表示的d軸輸出信號的第n階諧波測量值、和離散傅立葉變換部的用Ioutq表示的q軸輸出信號的第n階諧波測量值，通過計算(Ioutd Qam-1outq Qbm) + j (Ioutq Qam+Ioutd Qbm)來估算干擾，其中，乘法器采用所述系數，其中，n為除了零以外的整數，其中，該系數被定義為從電流命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞特性Pam+j Pbm的逆特性Qam+j Qbm ;控制系統(tǒng)的傳遞特性按復數形式表達，其中，離散傅立葉變換部的輸出電流的d軸分量被定義為實部，而離散傅立葉變換部的輸出電流的q軸分量被定義為虛部；并且Pam表示離散傅立葉變換部的、與d軸和q軸分量的諧波抑制電流命令值同相的輸出電流，而Pbm表示離散傅立葉變換部的、相位比d軸和q軸分量的諧波抑制電流命令值超前90度的輸出電流。根據權利要求19，根據權利要求18所述的諧波電流抑制方法被配置成使得干擾估算步驟是通過將乘法器應用至離散傅立葉變換部的用Ioutd表示的d軸輸出信號的第n階諧波測量值、和離散傅立葉變換部的用Ioutq表示的q軸輸出信號的第n階諧波測量值，通過計算(Ioutd Qam-1outq Qbm) + j (Ioutq Qam+Ioutd Qbm)來估算該干擾的步驟，其中，乘法器采用所述系數，其中，n為除了零以外的整數，其中，該系數被定義為從電流命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞特性Pam+j Pbm的反特性Qam+j Qbm ;控制系統(tǒng)的傳遞特性按復數形式表達，其中，離散 傅立葉變換部的輸出電流的d軸分量被定義為實部，而離散傅立葉變換部的輸出電流的q軸分量被定義為虛部；并且Pam表示離散傅立葉變換部的與d軸和q軸分量的諧波抑制電流命令值同相的輸出電流，而Pbm表示離散傅立葉變換部的相位比d軸和q軸分量的諧波抑制電流命令值超前90度的輸出電流。根據權利要求10，根據權利要求1至7中的任一項所述的諧波電流抑制裝置被配置成使得電流控制部件通過將基準正弦波與流過電力轉換裝置的電流與該電流命令值之間的偏差的輸出相加來獲取單相電壓命令值，并且基于該單相電壓命令值來控制電力轉換裝置，其中，基準正弦波和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓同相；諧波抑制控制部件的諧波感測部獲取輸入的電流與一正弦波信號的第一乘積，并提取該第一乘積的直流分量，并且獲取與第n階諧波同相的諧波測量信號，該正弦波信號在頻率上與作為抑制對象的諧波相同，并且在相位上和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓的相位的n倍相同，其中，n表示作為抑制對象的諧波的階次；諧波抑制控制部件的諧波感測部獲取輸入電流與一余弦波信號的第二乘積，并提取該第二乘積的直流分量，并且獲取相位比第n階諧波超前90度的諧波測量信號，該余弦波信號在頻率上與作為抑制對象的諧波相同，并且在相位上和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓的相位的n倍相同，其中，n表示作為抑制對象的諧波的階次；和該諧波抑制控制部件的干擾觀察器通過向諧波感測部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算該諧波的干擾，其中，該系數被定義為從與第n階諧波同相的分量的諧波抑制電流命令值和相位比第n階諧波超前90度的分量的諧波抑制電流命令值至輸入至該諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定。根據權利要求20，根據權利要求11至17中的任一項所述的諧波電流抑制方法被配置成使得該控制電力轉換裝置的步驟是通過將基準正弦波與流過電力轉換裝置的電流與電流命令值之間的偏差的輸出相加來獲取單相電壓命令值，并且基于該單相電壓命令值來控制電力轉換裝置的步驟，其中，基準正弦波和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓同相；諧波感測步驟包括獲取輸入電流與一正弦波信號的第一乘積，并且提取第一乘積的直流分量，并且獲取與第n階諧波同相的諧波測量信號的步驟，該正弦波信號在頻率上與作為抑制對象的諧波相同并且在相位上和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓的相位的n倍相同，其中，n表示作為抑制對象的諧波的階次；和獲取輸入電流與一余弦波信號的第二乘積，并且提取該第二乘積的直流分量，并且獲取相位比第n階諧波超前90度的諧波測量信號的步驟，該余弦波信號在頻率上與作為抑制對象的諧波相同并且在相位上和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓的相位的n倍相同，其中，n表示作為抑制對象的諧波的階次；而該干擾估算步驟是通過向該諧波感測部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算諧波的干擾的步驟，其中，該系數被定義為從與第n階諧波同相的分量的諧波抑制電流命令值和與第n階諧波同相但超前90度的分量的諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定。根據上述配置，以下特征用于抑制因AC濾波器與系統(tǒng)阻抗之間的諧振而從單相電力轉換裝置流出的諧波電流通過獲取用于干擾抑制的干擾命令值與基于所述系數(傳遞函數的反函數的系數)估算的干擾之間的偏差來計算諧波抑制電流命令值，以抵消從諧波抑制電流命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞特性。而且，對于其中AC濾波器和系統(tǒng)阻抗未知并且存在許多諧振點的情況來說，可以基于通過測試操作的系數Qam、Qbm的測量來執(zhí)行穩(wěn)定諧波抑制，其中，其變得不必設計控制參數。而且，盡管因控制延遲而造成的相位延遲常規(guī)上導致針對高階諧波的顯著影響，但本發(fā)明(其中，基于包括控制延遲的傳遞特性的測量來確定系數)使得即使諧波的階次較高也可以穩(wěn)定地抑制諧波。本發(fā)明的效果(I)根據權利要求1-15、8-15、18_20所述的發(fā)明，可以抑制因AC濾波器與系統(tǒng)阻抗之間的諧振而從電力轉換裝置流出的諧波電流。而且，對于其中AC濾波器和系統(tǒng)阻抗未知并且存在許多諧振點的情況來說，可以基于通過測試操作的系數的測量來執(zhí)行穩(wěn)定諧波抑制，其中，其變得不必設計控制參數。如果系統(tǒng)條件中出現的變化較小，則可以繼續(xù)不必改變系數的穩(wěn)定諧波抑制。即使在系統(tǒng)條件中出現顯著變化，也可以僅通過測試操作再次測量系數來適應該變化。(2)根據權利要求6、7、16、17所述的發(fā)明，可以自動修正作為從諧波抑制電流命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞特性的反函數的系數?？梢詧?zhí)行跟隨系統(tǒng)條件變化的諧波抑制，同時防止因諸如負載變化的系統(tǒng)條件變化而造成控制變得不穩(wěn)定。不必通過測試操作來確定系數，因為即使系數的初始值未被小心地確定，也可以將該系數設置成合適值。(3)根據權利要求2、12所述的發(fā)明，即使從電力轉換裝置流出的諧波電流具有多個階次，也可以抑制該諧波電流。(4)根據權利要求3、13所述的發(fā)明，可以提供在電力轉換裝置處吸收由系統(tǒng)負載輸出的諧波電流的有源濾波功能，并且防止該諧波電流輸出至高層系統(tǒng)。而且，對于其中AC濾波器、系統(tǒng)阻抗、諧波負載特性未知并且存在許多諧振點的情況來說，可以基于通過測試操作的系數的測量來執(zhí)行穩(wěn)定有源濾波操作。而且，即使在系統(tǒng)條件中出現顯著變化，也可以僅通過測試操作再次測量系數來適應該變化。而且，可以使AC濾波器輸出電流和負載電流諧波彼此適應，并由此獲取高性能的諧波電流補償。(5)根據權利要求4、14所述的發(fā)明即使對于將系統(tǒng)的互連點連接至除諧波負載或有源濾波器以外的其它部件的情況來說，也可以基于通過測試操作的系數的測量來執(zhí)行穩(wěn)定的諧波抑制。而且，可以省略感測濾波器的輸出電流的電流傳感器。(6)根據權利要求5、15所述的發(fā)明，可以實現不平衡電流補償功能。而且，與權利要求2、12的組合使得可以基于有源濾波將不平衡電流補償功能添加至諧波電流抑制。(7)根據權利要求7、17所述的發(fā)明，可以通過根據目標設置用于修正的條件，來根據目標調節(jié)修正量，所述目標是，例如，抑制過調節(jié)的出現，或者增強幅度的準確性。(8)根據權利要求9、19所述的發(fā)明，從諧波抑制電流命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞函數按復數形式來表達。這使得可以通過幅度變化和相位變化來標識傳遞特性，并且僅通過利用復數形式的(Ioutd Qam-1outq Qbm) + j (Ioutq Qam+Ioutd Qbm)的簡單計算來估算干擾。`(9)根據權利要求10、20所述的發(fā)明，可以抑制因AC濾波器與系統(tǒng)阻抗之間的諧振而從單相電力轉換裝置流出的諧波電流，并由此獲取和上述(I)中相似的效果。


圖1示出了根據本發(fā)明第一實施例的電力轉換裝置的配置，其中，圖1A是主電路的框圖，圖1B是電流控制部的框圖，而圖1C是諧波抑制控制部的框圖；圖2是根據本發(fā)明第二實施例的用于電力轉換裝置的諧波抑制控制部的配置圖；圖3是根據本發(fā)明第三實施例的用于電力轉換裝置的諧波抑制控制部的配置圖；圖4是示出向有源濾波器應用根據本發(fā)明第四實施例的用于電力轉換裝置的諧波抑制控制的配置圖；圖5是示出向有源濾波器應用根據本發(fā)明第五實施例的用于電力轉換裝置的諧波抑制控制的配置圖；圖6是根據本發(fā)明第一實施例的、在系數測量期間的諧波抑制控制部開環(huán)的配置圖；圖7示出了根據本發(fā)明第七實施例的電力轉換裝置的配置圖；圖8是示出其中諧波電流測量值在在最佳條件下激活控制的條件下改變的情況的例示圖；圖9是示出其中諧波電流測量值在相位偏差為60度的條件下改變的情況的例示圖；圖10是示出其中諧波電流測量值在幅度偏差為2. 5倍而相位偏差為10度的條件下改變的情況的例示圖；圖11是根據本發(fā)明第七實施例的控制框圖，其通過從諧波抑制控制部去除修正功能而進行了簡化；圖12是通過修改圖11的框而創(chuàng)建的控制框圖；圖13是第七實施例中從Iout干擾至Iout輸出的傳遞函數的例示圖；圖14是示出第七實施例中Iout諧波測量值的變化的例示圖；圖15是第七實施例中的系數修正操作的流程圖；圖16示出了根據本發(fā)明第八實施例的電力轉換裝置的配置，其中，圖16A是主電路的框圖，圖16B是電流控制部的框圖，而圖16C是諧波抑制控制部的框圖；圖17是根據本發(fā)明第八實施例的、在系數測量期間的諧波抑制控制部的開環(huán)的配置圖；以及圖18是根據本發(fā)明第九實施例的電力轉換裝置的諧波抑制控制部的配置圖。
具體實施例方式下面參照附圖描述了用于執(zhí)行本發(fā)明的模式。本發(fā)明不限于下述實施例。第一至第七實施例參照其中三相逆變器被用作電力轉換裝置的示例進行說明，而第八和第九實施例參照其中單相逆變器被用作電力轉換裝置的示例進行說明。實施例1圖1示出了根據本發(fā)明第一實施例的電力轉換裝置10的配置，其中，圖1A示出了電力轉換裝置10的主電路，圖1B示出了用于控制電力轉換裝置10的電流控制部，而圖1C示出了用于控制電力轉換裝置10的諧波抑制控制部。在圖1A中，電力轉換裝置10包括逆變器，在該逆變器中，半導體開關元件和二極管的反并聯單元按三相橋式連接。逆變器的直流側連接至電容器Cl。存儲在電容器Cl中的電能通過電力轉換裝置10轉換成交流電，并被接著提供給系統(tǒng)。電力轉換裝置10的交流側通過LCL濾波器(AC濾波器)11連接至系統(tǒng)母線12，該LCL濾波器11由電抗器L1、L2以及電容器C2組成。諸如電抗器L3-L6和電容器C3-C5的許多器件設置在系統(tǒng)母線12與交流電源13之間，以模擬用于諧波抑制的濾波電抗器、變壓器的漏電抗、線纜的寄生阻抗和雜散電容、以及功率因數改善電容器，并由此提供許多諧振點。負載14連接至系統(tǒng)母線12。電流傳感器CTl感測逆變器電流Iinv。電流傳感器CT2感測LCL濾波器11的輸出電流。變壓器PT感測連接至該系統(tǒng)的互連點的電壓。在示出了電流控制部20的配置的圖1B中，dq變換部21接收通過圖1A中的電流傳感器CTl感測到的逆變器電流Iinv的輸入，并將該逆變器電流Iinv變換到d軸和q軸。加法器22d獲取d軸輸出電流命令值Idref和d軸諧波抑制電流命令值Ihdref的總和信號Idref+Ihdref。加法器22q獲取q軸輸出電流命令值Iqref和q軸諧波抑制電流命令值Ihdref的總和信號Iqref+Ihdref。d軸電流命令加法器23d接收總和信號Idref+Ihdref的輸入和由dq變換部21輸出的d軸逆變器電流Iinvd，并且獲取偏差信號。
q軸電流命令加法器23q接收總和信號Iqref+Ihqref的輸入和由dq變換部21輸出的q軸逆變器電流Iinvq，并且獲取偏差信號。d軸比例積分控制器24d接收d軸偏差信號的輸入。q軸比例積分控制器24q接收q軸偏差信號的輸入。d軸電壓命令加法器25對來自d軸比例積分控制器24d的輸出信號和下述基準電壓求和。逆變器dq變換部26接收從d軸電壓命令加法器25輸出的d軸電壓命令值Vdref和從q軸比例積分控制器24q輸出的q軸電壓命令值Vqref的輸入，并且獲取三相電壓命令值Vref。PWM選通信號發(fā)生器30設置在電流控制部20的輸出側上，并且利用載波信號，PWM調制三相電壓命令值Vref，由此獲取電力轉換裝置10的選通信號。PLL (鎖相環(huán))控制器31接收由圖1A中的變壓器PT感測到的互連點電壓Ns的輸入，并且將相位輸出至dq變換部21和反dq變換部26。在示出了諧波抑制控 制部40的配置的圖1C中，dq變換部41接收通過圖1A中的電流傳感器CT2感測到的濾波器輸出電流Iout的輸入，并將該濾波器輸出電流Iout變換到d軸和q軸。d軸LPF42d接收由dq變換部41輸出的信號的輸入，并且輸出濾波器輸出電流Idout0 q軸LPF42q接收由dq變換部41輸出的信號的輸入，并且輸出濾波器輸出電流Iqout0在第一實施例中，dq變換部41、d軸LPF42d、以及q軸LPF42q構成本發(fā)明的離散傅立葉變換部。干擾觀察器43接收濾波器輸出電流Idout、Iqout的輸入，并且估算諧波中的干擾，并且輸出d軸諧波抑制信號Idn和q軸諧波抑制電流命令值Iqn。反dq變換部44接收從干擾觀察器43輸出的d軸諧波抑制信號Idn和q軸諧波抑制電流命令值Iqn的輸入，并執(zhí)行反dq變換。從反dq變換部44輸出的諧波抑制電流命令通過dq變換部51被應用dq變換，此后被分別添加至d軸輸出電流命令值Idref和q軸輸出電流命令值Iqref。dq變換部41和反dq變換部44還接收相位信號的輸入。具體來說，從圖1B中的PLL控制器31輸出的相位通過乘法器41η和乘法器44η輸入至dq變換部41和反dq變換部44，乘法器41η和乘法器44η分別將該相位乘以η，其中，η表示作為抑制對象的諧波的階次。在最終級的dq變換部51接收相位信號的直接輸入，而不需要使其經過乘法器。這是因為在圖1B中的電流控制部中，針對dq坐標系的變換符合在基波dq坐標系上的PI計笪
ο下面詳細描述了干擾觀察器43。干擾觀察器43由乘法器45dam、45dbm,乘法器45qam、45qbm, d軸諧波抑制電流命令加法器46d, q軸諧波抑制電流命令加法器46q, d軸LPF47d，q軸LPF47q，加法器48d，加法器48q，加法器49d，以及加法器49q組成。乘法器45dam、45dbm和乘法器45qam、45qbm接收濾波器輸出電流Idout、Iqout的輸入，其中，乘法器45dam、45dbm具有d軸系數Qdam、Qdbm,而乘法器45qam、45qbm具有q軸系數Qqam、Qqbmo d軸諧波抑制電流命令加法器46d獲取d軸系數Qdam和q軸系數Qqbm的相減信號Iddet,而q軸諧波抑制電流命令加法器46q獲取q軸系數Qqam和d軸系數Qdbm的相加信號Iqdet。d軸LPF47d和q軸LPF47q分別接收d軸諧波抑制信號Idn和q軸諧波抑制電流命令值Iqn的輸入。加法器48d計算d軸LPF47d的輸出與Iddet之間的偏差，而加法器48q計算q軸LPF47q的輸出與Iqdet之間的偏差。加法器49d計算相減信號Iddist與干擾命令值之間的偏差，而加法器49q計算相減信號Iqdist與干擾命令值之間的偏差。干擾觀察器43輸出d軸諧波抑制信號Idn和q軸諧波抑制電流命令值Iqn。這些信號還被輸入到LPF47d、47q中，并且在干擾觀察器內部使用。系數Qdam、Qdbm> Qqam、Qqbm是從諧波抑制命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞特性的反函數，其中設置Qdam=Qqam, Qdbm=Qqbm0下面描述如上所述配置的裝置的操作。在圖1B所示的電流控制部中，通過電流傳感器CTl感測到的逆變器電流Iinv被dq變換部21變換至旋轉坐標系上的值。在電流命令加法器23d、23q，將所變換的d軸逆變器電流Iinvd和q軸逆變器電流Iinvq與電流命令值相比較。電流命令值通過在加法器22d、22q處將用于下述諧波抑制的電流命令值Ihdref、Ihqref與基于裝置的目標的輸出電流命令值Idref、Iqref相加來生成。例如，電流命令值Ihdref、Ihqref被設置用于控制保持直流電容器的電壓恒定，或者被設置用于對提供給系統(tǒng)的無功功率進行無功功率補償?？梢韵氲降氖?，將直流電容器用電池代替，以將有功功率提供給系統(tǒng)。將d軸逆變器電流Iinvd和q軸逆變器電流Iinvq與從加法器22d、22q輸出的電流命令值相比較，以獲取偏差，并向 該偏差應用比例積分控制器24d、24q，由此計算電壓命令值 Vdref、Vqref。在d軸比例積分控制器24d之后的基準電壓的相加(在加法器25處相加)意指系統(tǒng)電壓的額定幅度值的相加。其和下面的dq變換等效于與互連點電壓Vs的相位同步的基本正弦波的相加。在dq變換中使用的相位由接收互連點電壓Vs的輸入的PLL控制器31計算。最后，由dq變換部26輸出的三相電壓命令值Vref由PWM選通信號發(fā)生器30進行PWM調制，以生成選通信號Gate，并由此驅動逆變器。在圖1C中示出的諧波抑制控制部40中，將由電流傳感器CT2感測的并且作為要抑制其諧波電流的對象的濾波器輸出電流Iout輸入到dq變換部41中。接著，對于要抑制的諧波電流的階次為η的情況來說，將由圖1B中的PLL控制器31計算出的相位信號的頻率通過乘法器41η乘以η，并且通過dq變換部41變換，由此將第η階諧波電流轉換成直流信號。在這個示例中，dq變換參照U相電流作為d軸來設置。η為整數，并且η被設置成-5、7、-11、13、…，因為僅由平衡負載組成而沒有中性導體的典型三相交流電路具有以下特性-非偶數編號階次的諧波流動，-在三相三線制電路中沒有階次為3的倍數的諧波流動，-在階次為6m-l(m為整數)的諧波中，如果負載平衡，則僅反相分量流動，-在階次為6m+l的諧波中，如果負載平衡，則僅同相分量流動。這些特性可以參照下面的方程來說明。S卩，在對于階次為3的倍數的諧波電流來說，n=3m (m為整數)的情況下，
權利要求
1.一種用于電力轉換裝置的諧波電流抑制裝置，其中，AC濾波器具有連接至交流電源的系統(tǒng)母線的一個端部、和連接至電力轉換裝置的另一端部，該諧波電流抑制裝置包括 電流控制部件，該電流控制部件獲取流過電力轉換裝置的電流與電力轉換裝置電流的電流命令值之間的偏差，并且基于該偏差的輸出來控制電力轉換裝置；和諧波抑制控制部件，該諧波抑制控制部件包括 諧波感測部，該諧波感測部接收AC濾波器的輸出電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；和 干擾觀察器，該干擾觀察器通過向諧波感測部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算該諧波的干擾，其中，該系數被定義為從諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用對控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定；其中，該諧波抑制控制部件通過獲取所估算的干擾與用于干擾抑制的干擾命令值之間的偏差，來計算諧波抑制電流命令值； 其中，將由諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值疊加在電流控制部件的電流命令值上，以用于諧波電流抑制。
2.根據權利要求1所述的諧波電流抑制裝置，其中 該諧波電流抑制裝置設置有并聯的多個諧波抑制控制部件，其中，所述多個諧波抑制控制部件對應于多個階次的諧波； 通過諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值被相加； 將電流命令值的總和疊加在該電流控制部件的電流命令值上。
3.根據權利要求1或2所述的諧波電流抑制裝置，其中 代替AC濾波器的輸出電流的輸入，該諧波感測部接收AC濾波器的輸出電流和流過連接至系統(tǒng)母線的負載的負載電流的總和電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；并且 干擾觀察器的系數被定義為從諧波抑制電流命令值到該總和電流的傳遞函數的反函數。
4.根據權利要求1或2所述的諧波電流抑制裝置，其中 代替AC濾波器的輸出電流的輸入，諧波感測部接收流過系統(tǒng)母線的系統(tǒng)電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；并且 干擾觀察器的系數被定義為從諧波抑制電流命令值到系統(tǒng)電流的傳遞函數的反函數。
5.根據權利要求1至4中的任一項所述的諧波電流抑制裝置，其中，通過諧波感測部感測到的、按直流值形式的諧波具有階次n，其中n=-l，以使得通過諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值是基波的反相分量。
6.根據權利要求1至5中的任一項所述的諧波電流抑制裝置，其中 利用或不利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定干擾觀察器的系數； 諧波電流抑制裝置包括 系數修正量計算部，該系數修正量計算部 估計諧波感測部的輸出信號的諧波測量值與該輸出信號之前一個周期的諧波測量值之間的變化量； 計算該輸出信號之前一個周期的諧波測量值與該變化量之間的相位差，作為該系數的相位修正量；和 計算該輸出信號之前一個周期的諧波測量值與該變化量之間的幅度差，作為該系數的幅度修正量；以及 系數修正部件，該系數修正部件通過由系數修正量計算部計算出的相位修正量來修正該系數的相位，并且通過由系數修正量計算部計算出的幅度修正量來修正該系數的幅度。
7.根據權利要求6所述的諧波電流抑制裝置，其中，系數修正部件預置用于修正的條件，并且根據所感測的諧波是否符合用于修正的條件，來調節(jié)所計算的相位修正量和幅度修正量。
8.根據權利要求1至7中的任一項所述的諧波電流抑制裝置，其中 電流控制部件獲取流過電力轉換裝置的電流的d軸分量與電力轉換裝置電流的d軸分量的電流命令值之間的偏差、和流過電力轉換裝置的電流的q軸分量與電力轉換裝置電流的q軸分量的電流命令值之間的偏差，并且基于所述偏差的輸出來控制電力轉換裝置；和諧波抑制控制部件的諧波感測部包括 離散傅立葉變換部，該離散傅立葉變換部將d、q軸變換應用于輸入的電流，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；和 干擾觀察器，該干擾觀察器通過向離散傅立葉變換部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算諧波的d軸分量的干擾和該諧波的q軸分量的干擾，其中，該系數被定義為從d軸和q軸分量中的每一個分量的諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定； 其中，d軸和q軸諧波抑制電流命令值是通過獲取所估算干擾與用于干擾抑制的干擾命令值之間的偏差來計算的； 其中，將通過諧波抑制控制部件計算出的d軸和q軸諧波抑制電流命令值疊加在電流控制部件的d軸和q軸電流命令值上，以用于諧波電流抑制。
9.根據權利要求8所述的諧波電流抑制裝置，其中 干擾觀察器通過將乘法器應用至離散傅立葉變換部的用Ioutd表示的d軸輸出信號的第n階諧波測量值、和離散傅立葉變換部的用Ioutq表示的q軸輸出信號的第n階諧波測量值，通過計算(Ioutd Qam-1outq Qbm) +j (Ioutq Qam+Ioutd Qbm)來估算干擾，其中，乘法器采用所述系數，其中，n為除了零以外的整數，其中，該系數被定義為從電流命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞特性Pam+j Pbm的逆特性Qam+j Qbm ； 控制系統(tǒng)的傳遞特性按復數形式表達，其中，離散傅立葉變換部的輸出電流的d軸分量被定義為實部，而離散傅立葉變換部的輸出電流的q軸分量被定義為虛部；并且 Pam表示離散傅立葉變換部的、與d軸和q軸分量的諧波抑制電流命令值同相的輸出電流，而Pbm表示離散傅立葉變換部的、相位比d軸和q軸分量的諧波抑制電流命令值超前90度的輸出電流。
10.根據權利要求1至7中的任一項所述的諧波電流抑制裝置，其中 電流控制部件通過將基準正弦波與流過電力轉換裝置的電流與該電流命令值之間的偏差的輸出相加來獲取單相電壓命令值，并且基于該單相電壓命令值來控制電力轉換裝置，其中，基準正弦波和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓同相； 諧波抑制控制部件的諧波感測部獲取輸入的電流與一正弦波信號的第一乘積，并提取該第一乘積的直流分量，并且獲取與第n階諧波同相的諧波測量信號，該正弦波信號在頻率上與作為抑制對象的諧波相同，并且在相位上和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓的相位的n倍相同，其中，n表示作為抑制對象的諧波的階次； 諧波抑制控制部件的諧波感測部獲取輸入電流與一余弦波信號的第二乘積，并提取該第二乘積的直流分量，并且獲取相位比第n階諧波超前90度的諧波測量信號，該余弦波信號在頻率上與作為抑制對象的諧波相同，并且在相位上和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓的相位的n倍相同，其中，n表示作為抑制對象的諧波的階次；和 該諧波抑制控制部件的干擾觀察器通過向諧波感測部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算該諧波的干擾，其中，該系數被定義為從與第n階諧波同相的分量的諧波抑制電流命令值和相位比第n階諧波超前90度的分量的諧波抑制電流命令值到輸入至該諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定。
11.一種用于電力轉換裝置的諧波電流抑制方法，其中，AC濾波器具有連接至交流電源的系統(tǒng)母線的一個端部、和連接至電力轉換裝置的另一端部，該諧波電流抑制方法包括 諧波感測步驟，使諧波抑制控制部件的諧波感測部接收AC濾波器的輸出電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波； 干擾估算步驟，使諧波抑制控制部件的干擾觀察器通過向諧波感測部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算諧波的干擾，其中，該系數被定義為從諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定； 諧波抑制電流命令值計算步驟，使諧波抑制控制部件通過獲取所估算的干擾與用于干擾抑制的干擾命令值之間的偏差，來計算諧波抑制電流命令值；以及 使電流控制部件獲取流過電力轉換裝置的電流與電流命令值之間的偏差，并且基于該偏差的輸出來控制電力轉換裝置的步驟，其中，該電流命令值通過將由諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值疊加在設定的電流命令值上來生成。
12.根據權利要求11所述的諧波電流抑制方法，其中 諧波電流抑制方法設置有并聯的多個諧波抑制控制部件，其中，所述多個諧波抑制控制部件對應于多個階次的諧波；和 諧波電流抑制方法包括使電流控制部件對由諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值求和，并且將電流命令值的總和疊加在電流控制部件的電流命令值上的步驟。
13.根據權利要求11或12所述的諧波電流抑制方法，其中 該諧波感測步驟是這樣的步驟代替AC濾波器的輸出電流的輸入，接收AC濾波器的輸出電流和流過連接至系統(tǒng)母線的負載的負載電流的總和電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；和 干擾觀察器的系數被定義為從諧波抑制電流命令值到該總和電流的傳遞函數的反函數。
14.根據權利要求11或12所述的諧波電流抑制方法，其中 諧波感測步驟是這樣的步驟代替AC濾波器的輸出電流的輸入，接收流過系統(tǒng)母線的系統(tǒng)電流的輸入，并且按直流值形式輸出輸入的電流的預定階次諧波；和 干擾觀察器的系數被定義為從諧波抑制電流命令值到系統(tǒng)電流的傳遞函數的反函數。
15.根據權利要求11至14中的任一項所述的諧波電流抑制方法，其中，通過諧波感測步驟感測到的、按直流值形式的諧波具有階次n，其中n=-l，以使得通過諧波抑制控制部件計算出的諧波抑制電流命令值是基波的反相分量。
16.根據權利要求11至15中的任一項所述的諧波電流抑制方法，其中 利用或不利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定干擾觀察器的系數； 諧波電流抑制方法包括 系數修正量計算步驟，該系數修正量計算步驟使系數修正部件的系數修正量計算部估計諧波感測部的輸出信號的諧波測量值與該輸出信號之前一個周期的諧波測量值之間的變化量； 計算該輸出信號之前一個周期的諧波測量值與該變化量之間的相位差，作為系數的相位修正量；和 計算該輸出信號之前一個周期的諧波測量值與該變化量之間的幅度差，作為該系數的幅度修正量；和 系數修正步驟，該系數修正步驟使系數修正部件通過由系數修正量計算部計算出的相位修正量來修正該系數的相位，并且通過由系數修正量計算部計算出的幅度修正量來修正該系數的幅度。
17.根據權利要求16所述的諧波電流抑制方法，其中，該系數修正步驟預置用于修正的條件，并且根據所感測的諧波是否符合用于修正的條件，來調節(jié)所計算的相位修正量和幅度修正量。
18.根據權利要求11至17中的任一項所述的諧波電流抑制方法，其中 諧波感測步驟是使離散傅立葉變換部向輸入電流應用d、q軸變換，并且按直流值形式輸出該輸入電流的預定階次諧波的步驟； 干擾估算步驟是通過向離散傅立葉變換部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算諧波的d軸分量的干擾和諧波的q軸分量的干擾的步驟，其中，該系數被定義為從d軸和q軸分量中的每一個分量的諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定； 該諧波抑制電流命令值計算步驟是通過獲取所估算干擾與用于干擾抑制的干擾命令值之間的偏差，來計算d軸和q軸諧波抑制電流命令值的步驟；以及 該控制電力轉換裝置的步驟是獲取流過電力轉換裝置的電流的d軸分量與通過將由諧波抑制控制部件計算出的d軸諧波抑制電流命令值疊加在電流控制部件的d軸電流命令值上而獲取的電流命令值之間的偏差，并且獲取流過電力轉換裝置的電流的q軸分量與通過將由諧波抑制控制部件計算出的q軸諧波抑制電流命令值疊加在電流控制部件的q軸電流命令值上而獲取的電流命令值之間的偏差，并基于所述偏差的輸出來控制電力轉換裝置的步驟。
19.根據權利要求18所述的諧波電流抑制方法，其中 干擾估算步驟是通過將乘法器應用至離散傅立葉變換部的用Ioutd表示的d軸輸出信號的第n階諧波測量值、和離散傅立葉變換部的用Ioutq表示的q軸輸出信號的第n階諧波測量值，通過計算(Ioutd Qam-1outq Qbm) + j (Ioutq Qam+Ioutd Qbm)來估算該干擾的步驟，其中，乘法器采用所述系數，其中，n為除了零以外的整數，其中，該系數被定義為從電流命令值到AC濾波器輸出電流測量值的傳遞特性Pam+j Pbm的反特性Qam+j Qbm ；控制系統(tǒng)的傳遞特性按復數形式表達，其中，離散傅立葉變換部的輸出電流的d軸分量被定義為實部，而離散傅立葉變換部的輸出電流的q軸分量被定義為虛部；并且 Pam表示離散傅立葉變換部的與d軸和q軸分量的諧波抑制電流命令值同相的輸出電流，而Pbm表示離散傅立葉變換部的相位比d軸和q軸分量的諧波抑制電流命令值超前90度的輸出電流。
20.根據權利要求11至17中的任一項所述的諧波電流抑制方法，其中 該控制電力轉換裝置的步驟是通過將基準正弦波與流過電力轉換裝置的電流與電流命令值之間的偏差的輸出相加來獲取單相電壓命令值，并且基于該單相電壓命令值來控制電力轉換裝置的步驟，其中，基準正弦波和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓同相； 諧波感測步驟包括獲取輸入的電流與一正弦波信號的第一乘積，并且提取第一乘積的直流分量，并且獲取與第n階諧波同相的諧波測量信號的步驟，該正弦波信號在頻率上與作為抑制對象的諧波相同并且在相位上和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓的相位的n倍相同，其中，n表示作為抑制對象的諧波的階次；和 獲取輸入的電流與一余弦波信號的第二乘積，并且提取該第二乘積的直流分量，并且獲取相位比第n階諧波超前90度的諧波測量信號的步驟，該余弦波信號在頻率上與作為抑制對象的諧波相同并且在相位上和系統(tǒng)母線與AC濾波器之間的互連點的電壓的相位的n倍相同，其中，n表示作為抑制對象的諧波的階次；而 該干擾估算步驟是通過向該諧波感測部的輸出信號應用采用一系數的乘法器，來估算諧波的干擾的步驟，其中，該系數被定義為從與第n階諧波同相的分量的諧波抑制電流命令值和相位比第n階諧波超前90度的分量的諧波抑制電流命令值到輸入至諧波感測部的電流值的傳遞函數的反函數，其中，該系數利用控制系統(tǒng)的傳遞特性的測量來確定。
全文摘要
提供一種能夠容易跟蹤系統(tǒng)條件變化的諧波電流抑制裝置。該諧波電流抑制裝置設置有電流控制單元(20)，其取得電流命令值與流過電力轉換裝置(10)的逆變器的電流的d和q軸分量之間的偏差，并且基于所述偏差的輸出來控制該逆變器；LPF(42d、42q)和dq轉換單元(41)，其將LCL濾波器(11)的輸出電流轉換至d和q軸，并且檢測預定階次的諧波作為直流值；干擾觀察器(43)，其基于所述輸出電流和一系數來估算該諧波的干擾，該系數針對從諧波抑制電流命令值至濾波器輸出電流檢測值的傳遞系數按反比關系來定義；以及諧波抑制控制單元(40)，其取得所估算諧波干擾與抑制該干擾的干擾命令值之間的偏差，并且計算d和q軸諧波抑制電流命令值(Ihdref、Ihqref)。將該諧波抑制電流命令值疊加在該電流控制單元(20)的d和q軸電流命令值上，以抑制諧波電流。
文檔編號H02M7/797GK103069679SQ20118003873
公開日2013年4月24日 申請日期2011年8月5日 優(yōu)先權日2010年8月6日
發(fā)明者大井一伸, 只野裕吾 申請人:株式會社明電舍