分布式电源的电压滤波方法、电流滤波方法、设备和介质

技术领域

本发明涉及电力系统运行与分析技术领域，尤其是涉及一种分布式电源的电压滤波方法、电流滤波方法、设备和介质。

背景技术

以光伏、风电为代表的新能源已大量接入电网，其中，分布式新能源主要接入配电网。分布式新能源在能源的输送和利用上分片布置，可有效地提高了能源利用的安全性和灵活性。

然而大量电力电子器件的使用使得分布式电源输出的谐波增加，使得输电线路的电能损耗增加，虽然能通过滤波器进行滤波，但现有的高通单调谐滤波器等滤波器也难以做到准确补偿实际的谐波，导致实际滤波效果不佳。

发明内容

基于此，有必要提供分布式电源的电压滤波方法、电流滤波方法、设备和介质，以解决难以做到准确补偿实际的谐波，导致实际滤波效果不佳的问题。

一种分布式电源的电压滤波方法，所述方法包括：

获取等时间间隔采样得到的2h个全波电压值；其中，每个全波电压值由基波电压值和2次到h次的谐波电压值构成；

获取预设待求解的基本分量；其中，所述基本分量包括初始采样时刻的基波电压值和2次到h次的谐波电压值；

将所述2h个全波电压值转换为基于所述基本分量和系数矩阵的形式表示；

根据所述系数矩阵的逆和所述2h个全波电压值计算所述基本分量中基波电压值所对应的滤波参数；

基于所述滤波参数对采样得到的全波电压值进行滤波。

在其中一个实施例中，获取采样得到的第1个全波电压值为：

U(t)＝U

上式中，U

获取采样得到的第2h个全波电压值为:

U(t+(2h-1)T)＝U

上式中，T为时间间隔。

在其中一个实施例中，预设待求解的基本分量包括：

v

v

在其中一个实施例中，2h个全波电压值和所述基本分量与系数矩阵之间的关系为：

上式中，A为系数矩阵。

在其中一个实施例中，所述基本分量中基波电压值通过对应的滤波参数表示为：

v

上式中，k

一种分布式电源的电流滤波方法，所述方法包括：

获取等时间间隔采样得到的2h个全波电流值；其中，每个全波电流值由基波电流值和2次到h次的谐波电流值构成；

获取预设待求解的基本分量；其中，所述基本分量包括初始采样时刻的基波电流值和2次到h次的谐波电流值；

将所述2h个全波电流值转换为基于所述基本分量和系数矩阵的形式表示；

根据所述系数矩阵的逆和所述2h个全波电流值计算所述基本分量中基波电流值所对应的滤波参数；

基于所述滤波参数对采样得到的全波电流值进行滤波。

在其中一个实施例中，获取采样得到的第1个全波电流值为：

I(t)＝I

上式中，I

获取采样得到的第2h个全波电流值为:

I(t+(2h-1)T)＝I

上式中，T为时间间隔。

在其中一个实施例中，预设待求解的基本分量包括：

v

v

一种计算机可读存储介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行上述分布式电源的电压滤波方法和电流滤波方法的步骤。

一种分布式电源的输出滤波设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行上述分布式电源的电压滤波方法和电流滤波方法的步骤。

本发明提供了分布式电源的电压滤波方法、电流滤波方法、设备和介质，在电压滤波时，获取等时间间隔采样得到的2h个全波电压值；获取预设待求解的基本分量；将这2h个全波电压值转换为基于基本分量和系数矩阵的形式表示；再根据系数矩阵的逆和2h个全波电压值计算基本分量中基波电压值所对应的滤波参数；最后基于滤波参数对采样得到的全波电压值进行滤波。在电流滤波时同理，可见，本发明通过全波采样值即准确可计算得到覆盖各次谐波的滤波方案。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

其中：

图1为一个实施例中分布式电源的电压滤波方法的流程示意图；

图2为一个实施例中滤波前的波形示意图；

图3为一个实施例中滤波后的波形示意图；

图4为一个实施例中分布式电源的电流滤波方法的流程示意图；

图5为一个实施例中分布式电源的输出滤波设备的结构框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动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。

可以知道的是，分布式发电系统通常采用大量的电力电子器件，其输出包含较大的谐波分量。因此如何为分布式发电系统设计有效的滤波方案就极为关键，本发明所提方案如下：

如图1所示，图1为一个实施例中分布式电源的电压滤波方法的流程示意图，本实施例中分布式电源的电压滤波方法提供的步骤包括：

S101,获取等时间间隔采样得到的2h个全波电压值。

其中，每个全波电压值由基波电压值和2次到h次的谐波电压值构成。通常

来说，该全波电压值表示为：

U(t)＝U

上式中，U

ω

在一个具体实施例中，为了后续简化分析，将获取采样得到的第1个全波电

压值表示为：

U(t)＝U

进一步的，设监测设备的计算时间间隔为T，则在t+T时得到的全波电压值

表示为：

U(t+T)＝U

式(4)可使用三角函数展开为式(5)，得到：

U(t+T)＝U

U

本实施例中，需要等时间间隔采样得到的2h个全波电压值，因此采样得到的最后一个全波电压值表示为:

U(t+(2h-1)T)＝U

同理，式(6)也可进行三角函数展开。

S102,获取预设待求解的基本分量。

其中，基本分量包括初始采样时刻的基波电压值和2次到h次的谐波电压值。S101中采样得到的U(t)、U(t+T)...U(t+(2h-1)T)都可以通过该基本分量表示。

在一个具体实施例中，预设待求解的基本分量包括：

v

S103,将2h个全波电压值转换为基于基本分量和系数矩阵的形式表示。

也即表示为：

上式中，A为系数矩阵。

S104,根据系数矩阵的逆和2h个全波电压值计算基本分量中基波电压值所对应的滤波参数。

由于U(t)、U(t+T)...U(t+(2h-1)T)可通过监测设备直接采样获得，而系数矩阵A中参数都是自行设定，或已知的，因此系数矩阵A可以直接计算，因此在式(7)两边同时乘上的A逆，即可求解出v

其中v

v

上式中，k

S105,基于滤波参数对采样得到的全波电压值进行滤波。

据此，在仅知道全波数据U(t)、U(t+T)…U(t+(2h-1)T)的情况下，可准确、动态的设计以比例和求和组成的电压滤波器。

下面结合一滤波实例进行说明，当仅滤除某次谐波时，式(3)可以改写为：

U(t)＝U

同时因为需要求取第四个等式，所以等时间间隔采样得到的4个全波电压值，式(7)可以直观改写为：

接着式(9)可以具体化表示为式(12)所示：

v

将(11)、式(12)联立式(13)得

假设电网中5、7、11、13次谐波含有率分别都达到了10％，其原始波形如下图2所示，其中，横坐标为时间，纵坐标为电压标幺值，从该图2中明显能看出电网的波形畸变严重。

那么根据上面推导的公式：

同理，本发明还提出了一种分布式电源的电流滤波方法，如图4所示，图4为一个实施例中分布式电源的电流滤波方法的流程示意图，本实施例中分布式电源的电流滤波方法提供的步骤包括：

S401,获取等时间间隔采样得到的2h个全波电流值。

其中，每个全波电流值由基波电流值和2次到h次的谐波电流值构成。通常来说，该全波电流值表示为：

I(t)＝I

上式中，I

在一个具体实施例中，为了后续简化分析，将获取采样得到的第1个全波电流值表示为：

I(t)＝I

进一步的，设监测设备的计算时间间隔为T，则在t+T时得到的全波电流值表示为：

I(t+T)＝I

式(16)可使用三角函数展开为式(17)，得到：

本实施例中，需要等时间间隔采样得到的2h个全波电流值，因此采样得到的最后一个全波电流值表示为:

I(t+(2h-1)T)＝I

同理，式(18)也可进行三角函数展开。

S402,获取预设待求解的基本分量。

其中，基本分量包括初始采样时刻的基波电流值和2次到h次的谐波电流值。

S401中采样得到的I(t)、I(t+T)...I(t+(2h-1)T)都可以通过该基本分量表示。

在一个具体实施例中，预设待求解的基本分量包括：

v

S403,将2h个全波电流值转换为基于基本分量和系数矩阵的形式表示。

也即表示为：

上式中，A为系数矩阵。

S404,根据系数矩阵的逆和2h个全波电流值计算基本分量中基波电流值所对应的滤波参数。

由于I(t)、I(t+T)...I(t+(2h-1)T)可通过监测设备直接采样获得，而系数矩阵A中参数都是自行设定，或已知的，因此系数矩阵A可以直接计算，因此在式(19)两边同时乘上的A逆，即可求解出v

其中v

v

上式中，k

S405,基于滤波参数对采样得到的全波电流值进行滤波。

据此，在仅知道全波数据I(t)、I(t+T)…I(t+(2h-1)T)的情况下，可准确、动态的设计以比例和求和组成的电流滤波器。

图5示出了一个实施例中分布式电源的输出滤波设备的内部结构图。如图5所示，该分布式电源的输出滤波设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该分布式电源的输出滤波设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现分布式电源的电压滤波方法和电流滤波方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行分布式电源的电压滤波方法和电流滤波方法。本领域技术人员可以理解，图5中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的分布式电源的输出滤波设备的限定，具体的分布式电源的输出滤波设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

一种分布式电源的输出滤波设备，包括存储器、处理器以及存储在该存储器中并可在该处理器上执行的计算机程序，该处理器执行该计算机程序时实现如下步骤：获取等时间间隔采样得到的2h个全波电压值；获取预设待求解的基本分量；将所述2h个全波电压值转换为基于所述基本分量和系数矩阵的形式表示；根据所述系数矩阵的逆和所述2h个全波电压值计算所述基本分量中基波电压值所对应的滤波参数；基于所述滤波参数对采样得到的全波电压值进行滤波。

以及执行如下步骤：获取等时间间隔采样得到的2h个全波电流值；获取预设待求解的基本分量；将所述2h个全波电流值转换为基于所述基本分量和系数矩阵的形式表示；根据所述系数矩阵的逆和所述2h个全波电流值计算所述基本分量中基波电流值所对应的滤波参数；基于所述滤波参数对采样得到的全波电流值进行滤波。

一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如下步骤：获取等时间间隔采样得到的2h个全波电压值；获取预设待求解的基本分量；将所述2h个全波电压值转换为基于所述基本分量和系数矩阵的形式表示；根据所述系数矩阵的逆和所述2h个全波电压值计算所述基本分量中基波电压值所对应的滤波参数；基于所述滤波参数对采样得到的全波电压值进行滤波。

以及执行如下步骤：获取等时间间隔采样得到的2h个全波电流值；获取预设待求解的基本分量；将所述2h个全波电流值转换为基于所述基本分量和系数矩阵的形式表示；根据所述系数矩阵的逆和所述2h个全波电流值计算所述基本分量中基波电流值所对应的滤波参数；基于所述滤波参数对采样得到的全波电流值进行滤波。

需要说明的是，上述分布式电源的电压滤波方法、电流滤波方法、设备和介质属于一个总的发明构思，分布式电源的电压滤波方法、电流滤波方法、设备和介质实施例中的内容可相互适用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。