[發明專利]一種基于電壓矢量空間變換的諧波和無功電流檢測方法

無效

• 申請號: 201010214376.4
• 申請日: 2010-06-30
• 公開（公告）號: CN101893652A
• 公開（公告）日: 2010-11-24
• 發明（設計）人: 胡志坤;胡錳洋;桂衛華;丁家峰;陽春華;何志敏
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01R19/06
• 分類號: G01R19/06;G01R23/163
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 黃美成

1.一種基于空間電壓矢量變換的諧波和無功電流檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：在三相三線制系統中將三相負載電流i_la，i_lb，i_lc和三相電壓u_sa，u_sb，u_sc按對稱分量法分解

ila=2Σn=1∞[In+sin(nωt+θin+)+In-sin(nωt+θin-)]ilb=2Σn=1∞[In+sin(nωt+θin+-2π/3)+In-sin(nωt+θin-+2π/3)]ilc=2Σn=1∞[In+sin(nωt+θin++2π/3)+In-sin(nωt+θin--2π/3)],]]>

usa=2Σn=1∞[Un+sin(nωt+θun+)+Un0sin(nωt+θun0)+Un-sin(nωt+θun-)]usb=2Σn=1∞[Un+sin(nωt+θun+-2π/3)+Un0sin(nωt+θun0)+Un-sin(nωt+θun-+2π/3)]usc=2Σn=1∞[Un+sin(nωt+θun++2π/3)+Un0sin(nωt+θun0)+Un-sin(nωt+θun--2π/3)],]]>

其中，ω為電網基波角頻率，I、U分別表示電流和電壓的有效值；上標+、-、0分別表示正序、負序和零序分量；下標n表示諧波次數；θ_i、θ_u分別表示電流和電壓初相角，l表示負載、s表示電源；

步驟2：引入p-q坐標系的定義：

構造正余弦矩陣為

C-=C=sin(ωt+γ)-cos(ωt+γ)-cos(ωt+γ)-sin(ωt+γ),]]>

并且C2/3=2/31-1/2-1/203/2-3/2,]]>C3/2=C2/3T;]]>

其中ωt+γ為通過鎖相環PLL檢測到的a相電網電壓相位，初相角γ∈[0，2π]；

引入一個正交的p-q坐標系，在p-q坐標系下，電流矢量i在電壓矢量u上的投影i_u為瞬時正序有功電流矢量，電流合成矢量i在電壓合成矢量u法線方向上的投影為瞬時正序無功電流矢量，三相電流和三相電壓變換到p-q坐標系的公式為：

ip(up)iq(uq)=CC2/3ia(ea)ib(eb)ic(ec);]]>

步驟3：計算基波正序有功電流及指令電流：

根據p-q坐標系的定義，將三相電流、電壓分別變換到旋轉坐標系中，得到p-q坐標系下正序電流的p、q坐標分量i_p、i_q以及正序電壓的p、q坐標分量u_p、u_q如下：

ipiq=CC2/3ilailbilc=3Σn=1∞In+cos[(n-1)ωt+θin+-γ]-Σn=1∞In-cos[(n+1)ωt+θin-+γ]-Σn=1∞In+sin[(n-1)ωt+θin+-γ]-Σn=1∞In-sin[(n+1)ωt+θin-+γ];]]>

upuq=CC2/3ulaulbulc=3Σn=1∞Un+cos[(n-1)ωt+θun+-γ]-Σn=1∞Un-cos[(n+1)ωt+θun-+γ]-Σn=1∞Un+sin[(n-1)ωt+θun+-γ]-Σn=1∞Un-sin[(n+1)ωt+θun-+γ];]]>

將轉換后的i_p、i_q和u_p、u_q進行低通濾波處理后可分別得到直流電流分量和直流電壓分量如下：

ip‾iq‾=3I1+cos(θi1+-γ)-3I1+sin(θi1+-γ),]]>

u‾pu‾q=3U1+cos(θu1+-γ)-3U1+sin(θu1+-γ);]]>

由于和只包含基波正序因子，根據上文對正序有功和無功電流的定義，求出瞬時基波正序有功電流矢量i_u在p-q坐標系下的坐標i_p和i_q：

ip′iq′=3I1+cos(θu1+-θi1+)cos(θu1+-γ)-3I1+cos(θu1+-θi1+)sin(θu1+-γ),]]>

其中θu1+-γ=tan-1(-u‾q/u‾p);]]>

將i_p、i_q反變換，計算出三相電流的基波正序有功分量

iaf+ibf+icf+=C3/2C-1ip′iq′2I1+cos(θi1+-θu1+)sin(ωt+θu1+)2I1+cos(θi1+-θu1+)sin(ωt-2π/3+θu1+)2I1+cos(θi1+-θu1+)sin(ωt+2π/3+θu1+);]]>

需要補償的諧波、基波負序、基波無功分量之和，即指令電流為：

ica*=ia-iaf+icb*=ib-ibf+icc*=ic-icf+,]]>

將矢量i向矢量u上法線方向上的投影，求得基波正序瞬時無功電流矢量在p-q坐標系下的坐標，然后進行反變換得到三相電流的基波正序無功分量：

iaf*+ibf*+icf*+=C3/2C-1ip*′iq*′2I1+sin(θi1+-θu1+)cos(ωt+θu1+)2I1+sin(θi1+-θu1+)cos(ωt-2π/3+θu1+)2I1+sin(θi1+-θu1+)cos(ωt+2π/3+θu1+).]]>