本发明涉及滤波器算法控制的技术领域，尤其是涉及一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法。
背景技术：
滤波器的作用是对电源中特定频率的频点或者该频点意外的频率进行滤除，用以得到一个特定频率的电源信号或者消除一个特定频率的电源信号，根据其工作原理，可以分为被动式和主动式两大类。
主动式滤波器能够根据输入的电源特性进行动态的过滤，电源输出的精度更高，其核心在于内置的算法，算法决定了对输入电压的处理过程，也决定了最终的电源输出精度。
目前的算法大多是基于开环控制，也就是对输入的电信号进行检测后启动相对应的调整，这种调整方式相对固定，调整后的输出结果无法反馈给调整过程，当输入的电源发生波动时，其输出的结果也会发生波动。
技术实现要素：
针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，该控制算法能够使调整过程基于输出的结果进行动态调整，提高滤波器的输出精度。
本发明的上述发明目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，包括以下步骤：
获得输入的非正弦交流量；
获得输入的非正弦交流量的第一电压；
对输入的非正弦交流量进行傅里叶级数分解，得到基波与谐波；
根据谐波的频率进行分类；
获得谐波对应的非正弦交流量在笛卡尔坐标系中的一个或多个第一波形；
分别输出与每一个第一波形相反的第二波形，用以抵消与其相对应的第一波形；
获得输出的非正弦交流量在笛卡尔坐标系中的第二电压；以及
比较第二电压与第一电压的差值，若差值超出允许范围，则调整第二波形，使第二电压与第一电压的差值落回到允许范围内。
通过采用上述技术方案，通过对输入的非正弦交流量进行电压检测和傅里叶级数分解后，得到其第一电压和对应的基波与谐波，然后对得到的谐波进行分类并得到在笛卡尔坐标系中的第一波形，最后根据第一波形进行过滤，过滤过程中，生成与第一波形相反的第二波形，用来抵消第一波形，调整过程中，还会根据输出的第二电压与第一电压的差值对第二波形进行动态调整。该调整方式中，对谐波进行了分类，并且针对每一类谐波都进行消除，可以进一步提高输出精度，同时还能够根据输出的第二电压对消除谐波的过程进行动态调整，更加贴合输入的非正弦交流量的波动特性，同样能够进一步提高输出精度，降低输入波动对输出精度造成的影响。
在本发明的一个优选实施例中：对输入的非正弦交流量进行傅里叶级数分解后，根据谐波频率进行分类，分类过程中，每类中谐波频率的数量在3-5个。
通过采用上述技术方案，限制了每组中谐波的数量，该数量综合考虑了精度和控制成本，既避免了组数过多导致的控制策略复杂化，又避免了组数过少导致的输出精度下降。
在本发明的一个优选实施例中：在笛卡尔坐标系中，所述第二波形是间断的，每个所述第二波形段均位于与其对应的第一波形段与坐标轴的两个交点之间。
通过采用上述技术方案，给出了一种第二波型的具体形式，这种第二波形段的长度小于与其相对应的第一波形段的长度，也就是其出现时间滞后于与其相对应的第一波形段的出现时间或者二者同时出现，其消失时间提前与其相对应的第一波形段的消失时间或者二者同时消失，这样可以使每一个第二波形段的长度均小于与其相对应的第一波形段的长度，可以有效的提高第一波形段的处理量在其总量的占比，提高输出精度。
在本发明的一个优选实施例中：每个所述第二波形段与坐标轴的交点均位于与其相对应的第一波形段与坐标轴的两个交点之间。
通过采用上述技术方案，每一个第二波形段的出现时间均滞后于与其相对应的第一波形段的出现时间，消失时间均提前于与其相对应的第一波形段的消失时间，这样可以避免第一波形段在靠近坐标轴处因为数值偏小导致相对应的第二波形段的数值控制难度的增加。
在本发明的一个优选实施例中：所述第二波形段与坐标轴的交点和与其相对应的第一波形段与坐标轴的交点之间的距离为该第一波形段与坐标轴的两个交点之间距离的5-8%。
通过采用上述技术方案，进一步给出的第二波形段的出现时间和消失时间。
在本发明的一个优选实施例中：所述第二波形段上的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值小于与其相对应的第一波形段上对应的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值。
通过采用上述技术方案，限制了第二波形段的数值，使其在与相对应的第一波形段抵消时不会产生新的干扰波形，能够进一步提高输出精度。
在本发明的一个优选实施例中：所述第二波形段上的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值为和与其相对应的第一波形段上对应的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值的95%-99%。
通过采用上述技术方案，进一步限制了第二波形段与其相对应的第一波形段之间的差值，通过降低第二波形段上的点的数值的方式来适当的降低最终的输出精度，一方面能够降低第二波形段的输出精度，另一方面该差值能够作为第二波形段输出波动误差的容纳，降低其对最终输出精度造成的影响。
在本发明的一个优选实施例中：所述第二波形段上的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值为和与其相对应的第一波形段上对应的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值的优选范围为97%-98%。
综上所述，本发明的有益技术效果为：
1.工作过程中，通过对输入的非正弦交流量进行电压检测和傅里叶级数分解后，得到其第一电压和对应的基波与谐波，然后对得到的谐波进行分类并得到在笛卡尔坐标系中的第一波形，最后根据第一波形进行过滤，过滤过程中，生成与第一波形相反的第二波形，用来抵消第一波形，调整过程中，还会根据输出的第二电压与第一电压的差值对第二波形进行动态调整。该调整方式中，对谐波进行了分类，并且针对每一类谐波都进行消除，可以进一步提高输出精度，同时还能够根据输出的第二电压对消除谐波的过程进行动态调整，更加贴合输入的非正弦交流量的波动特性，同样能够进一步提高输出精度，降低输入波动对输出精度造成的影响。
2.对谐波进行分组的过程中，限制了每组中谐波的数量，该数量综合考虑了精度和控制成本，既避免了组数过多导致的控制策略复杂化，又避免了组数过少导致的输出精度下降。
3.第二波形段的长度小于与其相对应的第一波形段的长度，也就是其出现时间滞后于与其相对应的第一波形段的出现时间或者二者同时出现，其消失时间提前与其相对应的第一波形段的消失时间或者二者同时消失，这样可以使每一个第二波形段的长度均小于与其相对应的第一波形段的长度，可以有效的提高第一波形段的处理量在其总量的占比，提高输出精度。
4.每一个第二波形段的出现时间均滞后于与其相对应的第一波形段的出现时间，消失时间均提前于与其相对应的第一波形段的消失时间，这样可以避免第一波形段在靠近坐标轴处因为数值偏小导致相对应的第二波形段的数值控制难度的增加。
5.过滤过程中，第二波形段上的数值的绝对值始终小于与其相对应的第一波形段上的数值的绝对值，这样在二者相抵消的过程中，不会产生新的干扰波形，能够进一步提高输出精度。
附图说明
图1是本发明实施例提供的一种流程示意框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步详细说明。
参照图1，为本发明实施例公开的一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，包括以下步骤：
s101，获得输入的非正弦交流量。
该步骤中是将需要处理的非正弦交流量输入到有源电力滤波器中。
常规的生产或者生活用电源均为三相电，理论上，三相电中任意一相点的波形均为正弦型函数，但是在实际中需要考虑制造误差和损耗等多种干扰因素，实际的波形是多个波形的叠加，这个叠加出来的波形与需要的波形存在出入，因此需要对其进行过滤，将不需要的波形滤除。
这个叠加出来的波形一般称为非正弦交流量。
s102，获得输入的非正弦交流量的第一电压。
该步骤的目的是获得输入的初始电压，以便用于和后续获得的输出电压进行比对，并且根据二者的差值进行动态调整，用以形成基于电压下的闭环控制策略。
s103，对输入的非正弦交流量进行傅里叶级数分解，得到基波与谐波。
该步骤是对输入的非正弦交流量进行处理，因为输入的非正弦交流量是由多个波形叠加在一起的，无法直接进行处理，需要得到其原始的波形，然后针对不同的波形采取不同的处理策略。
傅里叶级数分解后，会得到若干个波形，每个波形的频率都不一样。一般情况下，需要波形的频率是50赫兹，此处将频率为50赫兹的波称为基波，对频率不是50赫兹的波称为谐波。
基波是满足使用需求的波，谐波是干扰波，因此需要将谐波去除。
s104，根据谐波的频率进行分类。
该步骤是对步骤s103中的谐波进行分类，原因是谐波的频率多，如果针对每一个频率的谐波进行单独处理，必然会带来处理设备与处理策略的复杂化，在综合考虑最终输出精度和处理成本的前提下，使用分组处理的方式进行处理，也就是针对某一组谐波是用一个控制策略，能够在满足输出精度的前提下尽可能的降低处理成本。
s105，获得谐波对应的非正弦交流量在笛卡尔坐标系中的一个或多个第一波形。
该步骤的目的是得到一个能够参数化的波形，这样才能够根据该波形选择合适的控制策略。此处选择在笛卡尔坐标系中生成该参数化的波形。
将谐波对应的非正弦交流量在笛卡尔坐标系中生成的参数化波形称为第一波形。
s106，分别输出与每一个第一波形相反的第二波形，用以抵消与其相对应的第一波形。
该步骤是针对得到的第一波形进行处理，针对每一个第一波形定制与其相反的第二波形。在笛卡尔坐标系中，当两个波形均位于坐标轴的同一侧时，二者会叠加在一起，当两个波形分为位于坐标轴的两侧时，二者会抵消。因此通过输出与第一波形相反的第二波形，能够使第一波形消失，达到削弱或者去除的目的。
s107，获得输出的非正弦交流量在笛卡尔坐标系中的第二电压。
该步骤的目的是获得最终的输出电压，以便用于和前述获得的输初始的输入电压进行比对，并且根据二者的差值进行动态调整，用以形成基于电压下的闭环控制策略。
s108，比较第二电压与第一电压的差值，若差值超出允许范围，则调整第二波形，使第二电压与第一电压的差值落回到允许范围内。
该步骤是基于步骤s107的，对比第一电压与第二电压的差值，然后根据该差值对输出的第二波形进行动态调整，使实际的输出电压在允许的范围内波动。
处理过程中，需要同时考虑到处理精度和实际的处理成本，处理精度越高，相应的处理成本也就越高，因此在满足处理精度的前提下，需要使用合适策略来降低处理成本。
因此在步骤s104中在对谐波进行分类时，每类中谐波频率频率的数量控制在3-5个，这种分类方式将多个谐波叠加后的波形当多一个整体的波形来进行处理，这种处理方式能够降低处理难度，对立难度降低后，处理成本也能够得到降低，更加符合实际生产的需求。
为了能够进一步提高输出精度并降低控制成本，在步骤s106中，将第二波型的波形改为间断的，也就是第二波形由多个第二波形段组成，每一个第二波形段均对应一个第一波形段，第一波形段就是第一波形与坐标轴的两个相邻交点之间的部分。
这样可以降低第一波形与第二波形的重合部分，避免在重合处产生新的干扰。因为在笛卡尔坐标系中反馈出来的波形也是波动的，第二波形也是波动的，二者在靠近坐标轴的地方数值都非常小，让其在数值上相等的难度非常大，实现起来的成本也非常高，因此将这部分省略掉，既避免了精度控制不够造成的次生干扰，又能够有效的降低控制成本。
进一步地，每个第二波形段与坐标轴的交点均位于与其相对应的第一波形段与坐标轴的两个交点之间，且第二波形段与坐标轴的交点和与其相对应的第一波形段与坐标轴的交点之间的距离为该第一波形段与坐标轴的两个交点之间距离的5-8%。
同时考虑到第二波形段在数值上的波动，如果使其在某个点处对应的数值与其对应的第一波形段在该点的数值相等，其难度是相当大的，因此对第二波形段做出适当的调整，具体的方式为：将第二波形段上的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值小于与其相对应的第一波形段上对应的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值，留出的该部分差值作为缓冲，吸纳第二波形段出现数值波动。
进一步地，第二波形段上的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值为和与其相对应的第一波形段上对应的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值的95%-99%。
同时为了再次提高精度，对这个优选范围做出进一步地限制，也就是第二波形段上的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值为和与其相对应的第一波形段上对应的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值的优选范围为97%-98%。
本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。
1.一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，其特征在于，包括以下步骤：
获得输入的非正弦交流量；
获得输入的非正弦交流量的第一电压；
对输入的非正弦交流量进行傅里叶级数分解，得到基波与谐波；
根据谐波的频率进行分类；
获得谐波对应的非正弦交流量在笛卡尔坐标系中的一个或多个第一波形；
分别输出与每一个第一波形相反的第二波形，用以抵消与其相对应的第一波形；
获得输出的非正弦交流量在笛卡尔坐标系中的第二电压；以及
比较第二电压与第一电压的差值，若差值超出允许范围，则调整第二波形，使第二电压与第一电压的差值落回到允许范围内。
2.根据权利要求1所述的一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，其特征在于：对输入的非正弦交流量进行傅里叶级数分解后，根据谐波频率进行分类，分类过程中，每类中谐波频率的数量在3-5个。
3.根据权利要求1所述的一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，其特征在于：在笛卡尔坐标系中，所述第二波形是间断的，每个所述第二波形段均位于与其对应的第一波形段与坐标轴的两个交点之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，其特征在于：每个所述第二波形段与坐标轴的交点均位于与其相对应的第一波形段与坐标轴的两个交点之间。
5.根据权利要求4所述的一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，其特征在于：所述第二波形段与坐标轴的交点和与其相对应的第一波形段与坐标轴的交点之间的距离为该第一波形段与坐标轴的两个交点之间距离的5-8%。
6.根据权利要求1-5所述的一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，其特征在于：所述第二波形段上的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值小于与其相对应的第一波形段上对应的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值。
7.根据权利要求6所述的一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，其特征在于：所述第二波形段上的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值为和与其相对应的第一波形段上对应的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值的95%-99%。
8.根据权利要求7所述的一种基于电压闭环控制的有源电力滤波器控制算法，其特征在于：所述第二波形段上的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值为和与其相对应的第一波形段上对应的点与坐标轴之间的最小距离的绝对值的优选范围为97%-98%。
技术总结