[發(fā)明專利]一種柔性直流輸電系統(tǒng)子模塊的直流電壓檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110207468.4
• 申請日: 2011-07-22
• 公開（公告）號: CN102305890A
• 公開（公告）日: 2012-01-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊岳峰;謝敏華;賀之淵
• 申請（專利權(quán)）人: 中國電力科學(xué)研究院
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 北京安博達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國文

1.一種柔性直流輸電系統(tǒng)子模塊的直流電壓檢測方法，其特征在于所述方法包括如下步驟：

1)電路器件選擇，包括采樣電阻、線性光耦、運算放大器和模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片的選擇；

采樣電阻選擇：采樣電阻阻值R大于10倍柔性直流輸電系統(tǒng)各子模塊均壓電阻的阻值，采樣電阻功率其中U為柔性直流輸電系統(tǒng)各子模塊電壓值，采樣電阻耐壓值＞U，采樣電阻精度優(yōu)于柔性直流輸電系統(tǒng)對子模塊電壓檢測的精度，采樣電阻等效電感值＜10nH；

線性光耦選擇：線形光耦非線性度＜0.01％，線性光耦原邊副邊的傳輸比誤差在±5％之內(nèi)，隔離電壓5kVrms/1min，帶寬范圍＞1MHz；

運算放大器選擇：運算放大器功率＜1mW，精度＞95％，運放速率＞1MHz；

模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片選擇：模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換時間＜500ns，采樣頻率＞1MHz，通道數(shù)≥1，位數(shù)≥12位；

2)電路的設(shè)計；

所述方法基于采樣電阻，線性光耦，運算放大器，模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片相配合的電路拓撲；

3)提取電壓檢測值

對步驟2中1個線路的電壓值進行連續(xù)采樣，將采樣電壓值的平均值作為電壓檢測值U_檢i；

4)濾波、校正；

將步驟3得到的電壓檢測值U_檢i經(jīng)過二次濾波和線性度參數(shù)校正；

5)經(jīng)濾波校正的電壓檢測值發(fā)送到上級控制器。

2.如權(quán)利要求1所述的一種柔性直流輸電系統(tǒng)子模塊的直流電壓檢測方法，其特征在于所述步驟3中電壓檢測值U_檢i的檢測過程為：

采樣電壓值經(jīng)過運算放大器調(diào)理后經(jīng)線性光耦隔離，經(jīng)后級調(diào)理電路及濾波后變?yōu)?～5V的電壓信號送入微處理器作為控制量使用；

在微處理器中，對模/數(shù)轉(zhuǎn)換結(jié)果設(shè)置有8級FIFO緩存，可以同時存儲連續(xù)10次采樣結(jié)果，每次存入新數(shù)據(jù)時，會同時將FIFO中最舊的數(shù)據(jù)擠出隊列，將新的FIFO隊列中存儲的最大最小的數(shù)據(jù)剔除，并對剩余8次采樣結(jié)果做算術(shù)平均，得到電壓檢測值U_檢i。

3.如權(quán)利要求1所述的一種柔性直流輸電系統(tǒng)子模塊的直流電壓檢測方法，其特征在于所述步驟4中線性度參數(shù)校正過程為：

設(shè)直線方程如式(1)，

Y＝A+BX????(1)

其中：A、B是任意實數(shù)；

X為試驗電壓；

Y為經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后理論上應(yīng)得到的數(shù)字量；

Y^*為經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的實際數(shù)字量；

應(yīng)用最小二乘法原理，將實測值Y^*與利用(式1-1)計算值Y＝A+BX的偏差(Y^*-Y)的平方和最小為“優(yōu)化判據(jù)”，令：

把式(1)代入式(2)中得：

其中：X_i為第i次檢測的試驗電壓；

Y^*_i為經(jīng)模/數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的第i次檢測實際數(shù)字量；

當(dāng)最小時，函數(shù)對A、B求偏導(dǎo)數(shù)，令這兩個偏導(dǎo)數(shù)等于零；

亦即：

mA+(ΣXi)B=ΣYi*---(6)]]>

(ΣXi)A+(ΣXi2)B=Σ(XiYi*)---(7)]]>

解(6)和(7)兩個方程的方程組得出：

A=(ΣYi*)/m-B(ΣXi)/m---(8)]]>

B=[(ΣXiYi*-(ΣXiΣYi*)/m)]/[ΣXi2-(ΣXi)2/m]---(9)]]>

這時把A、B代入式(1)中，得到線性函數(shù)表達式；

選擇測試范圍內(nèi)若干理論電壓，如當(dāng)X₁＝500V，X₂＝1000V，X₃＝1500V，X₄＝2500V，X₅＝4000V，根據(jù)實測電壓值可以得到線性函數(shù)表達式系數(shù)A和B；

Uc=Vref4096*(A+BX)]]>

其中：U_c為經(jīng)12位模/數(shù)轉(zhuǎn)換后得到的實際直流電壓；

V_ref是模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的參考電壓。