一种基于快速傅立叶变换的抑制电流谐波的方法

摘要

本发明属于电网谐波检测技术领域，涉及一种基于快速傅立叶变换的抑制电流谐波的方法。本技术方案可以提取任意次谐波和满足条件的各次谐波分量之和，当负载谐波电流超出APF的补偿容量时，可以选择只补偿其中危害比较大的特征次谐波；可以对满足条件的谐波实施反傅立叶变换(IFFT)，然后提取该部分谐波含量之和，以方便与无源滤波器配合使用的场合，APF只补偿所需谐波。

说明书

技术领域

本发明属于电网谐波检测技术领域，涉及一种基于快速傅立叶变换的抑制 电流谐波的方法。

背景技术

航空交流电源通常由AC/DC全桥整流电路变换成直流，供给各种拓扑的高 功率密度DC/DC开关电源。伴随武器装备需求，越来越多的电力电子设备向电 网大量注入谐波，使得航空交流供电系统电流非正弦化，或者电流是正弦但与 电网电压不同相。这会引起能量传输效率降低，用电设备过热等问题。世界各 国都对谐波问题予以充分的关注，国际上召开了多次有关谐波问题的学术会议， 不少国家和国际学术组织制定了限制电力系统和用电设备谐波的标准和规定。 因此，需要对航空电源谐波加以研究和控制，提高电网质量，确保设备安全、 可靠运行。

目前，谐波抑制的一个重要措施是采用有源电力滤波器(APF)。有源电力 滤波器作为电网系统谐波动态补偿装置，谐波检测是谐波补偿的基本要求。现 有的谐波检测方法主要有：带通或者带阻模拟滤波器检测法，基于瞬时无功功 率理论的检测法，小波变换法等。模拟滤波器检测法中心频率对元件参数十分 敏感等，设计难，误差大；基于瞬时无功功率理论的检测法现已包括法、法 和法，这些方法检测的均为各次谐波之和，无法得到各次谐波幅值和相位信息。

发明内容

本发明解决的技术问题为：提供一种基于快速傅立叶变换的抑制电流谐波 的方法。

本发明的技术方案为：所述的检测方法包括如下步骤：

步骤一，信号处理器的数/模转换器以的采样频率采样电流信号，将模拟信 号转化成数字序列存储在RAM中；

步骤二，信号处理器的捕获端口捕获电压过零检测电路生成的方波上升沿， 并对保存的采样电流数据序列进行N点FFT分析，得到个离散的复数序列 X[0]、X[1]…X[]；

步骤三，求取复数序列X[0]、X[1]…X[]对应的功率谱线A[1]、A[2]…A[] 的幅值；

步骤四，搜索功率谱线幅值，对功率谱线幅值小于条件的频谱进行反傅立 叶变换，获得功率谱线幅值小于界定值的谐波分量之和；

步骤五，将得到的谐波分量之和作为抑制电流谐波的指令。

谐波电流补偿指令与实际补偿电流经过电流跟踪控制电路得到PWM变流 器的功率管的驱动信号，保证补偿电流跟踪补偿指令

补偿电流发生电路向电网注入补偿电流，该电流与谐波相互抵消，电网谐 波得到抑制。

本发明的有益效果：本技术方案可以提取任意次谐波和满足条件的各次谐 波分量之和，当负载谐波电流超出APF的补偿容量时，可以选择只补偿其中危 害比较大的特征次谐波；可以对满足条件的谐波实施反傅立叶变换(IFFT)，然 后提取该部分谐波含量之和，以方便与无源滤波器配合使用的场合，APF只补 偿所需谐波。

附图说明

图1为本技术方案的流程框图；

图2为雷达电源负载电流典型波形；

图3为负载电流总谐波波形；

图4为补偿后电源电流波形；

图5为幅值小于A[3]＝1677.9的总谐波波形；

图6为幅值小于A[3]＝1677.9谐波补偿后电源电流。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作具体实施方式做进一步说明。

针对提取满足条件的各次谐波分量之和这一需求，本实用发明提出的一种 基于快速傅里叶变换的飞机交流电源谐波检测方法，但不作为本发明的限定， 实施例只为说明本发明的原理，本发明还会有各种改进，这些改进都落入本发 明保护范围内。本实例通过Matlab仿真软件说明其实施过程。

(1)整流电路负载电流典型波形参见图2；

(2)交流电源频率为f＝400Hz；

(3)确定DSP处理器的A/D转换器对负载电流采样的频率f_s＝50kHz；

(4)一个周期采样点数

(5)取FFT数据运算长度N＝2⁸＝128；

(6)CAP单元检测到方波信号边沿；

(7)启动软件对125个采样离散数据序列进行N＝128的FFT变换，得到 离散复数序列X[1]、X[2]…X[128]；

(8)计算复数序列功率谱线幅值A[1]、A[2]…A[128]；

(9)搜索幅值，对功率谱线幅值小于A[2]＝8217.3的频谱进行反FFT变换； 获取谐波分量之和；

(10)谐波分量之和指令和实际补偿电流经过比例积分调节器后的结果， 经过数字信号处理器PWM模块三角波调制，生成补偿电路驱动信号，完成谐波 补偿；

(12)补偿后的电源电流波形参见图4，电源电流波形正弦性更好，谐波含 量较负载电流更低。

(13)搜索幅值，对功率谱线幅值小于A[3]＝1677.9的频谱进行反傅立叶 变换(IFFT)；获取谐波分量之和见图5；

(14)谐波分量之和指令和实际补偿电流经过比例积分调节器后的结果， 经过数字信号处理器PWM模块三角波调制，生成补偿电路驱动信号，完成谐波 补偿；

(15)补偿后的电源电流波形参见图6，电源电流波形正弦性更好，谐波含 量较负载电流更低。