[發明專利]一種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法

無效

• 申請號: 201110241683.6
• 申請日: 2011-08-22
• 公開（公告）號: CN102401858A
• 公開（公告）日: 2012-04-04
• 發明（設計）人: 徐殿國;張學廣;劉義成;景卉
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及信號處理領域，具體涉及一種電壓基波和諧波分量的檢測方法。

背景技術

電網電壓基波及各次諧波正序、負序、零序分量的幅值、相角及頻率是可再生能源并網發電變流器、不間斷電源、有源濾波器、動態電壓恢復器、電力系統FACTS等正常運行的必要信息。因此研究電網電壓基波及諧波分量的分離算法具有重要的實用價值。

趙國亮、劉寶志、肖湘寧等在文章《一種無時延的改進d-q變換在動態電壓擾動識別中的應用》(電網技術，2004，28(7)：53-57)中提出了無時延的改進dq變換法，張慶超、肖玉龍在文章《一種改進的電壓暫降檢測方法》(電工技術學報，2006，21(2)：123-126)中提出了改進的αβ變換檢測法等，此類方法可以比較快速的檢測出電壓跌落的幅值和相角。這兩種方法是通過求導由已知電壓得到虛擬電壓，然而A/D采樣會引起正弦電壓波形帶有毛刺，給求導結果造成很大誤差。P.Rodriguez和J.Pou等人在文獻《Decoupled?double?synchronous?reference?frame?PLL?for?power?converters?control》(IEEE?Transactions?on?Power?Electronics，2007，22(2)：584-592)中提出了基于雙同步坐標系的改進鎖相環，可適用于檢測不平衡電壓下的基波正負序分量及頻率偏移，但是在諧波含量較高時，鎖相環的輸出會產生較大的震蕩，而且不能檢測諧波分量。M.K.Ghartemani和M.Reza?Iravani在文獻《Amethod?for?synchronization?of?power?electronic?converters?in?polluted?and?variable-frequency?environments》(IEEE?Transactions?on?Power?Systems，2004，19(3)：1263-1270)中提出了增強型鎖相環，其主要的優點就是改變了鑒相器的機制，更具有靈活性，可以檢測更多信息，但是暫態響應過慢。C.-H.Huang和C.-H.Lee等人在文獻《Frequcncy?estimation?ofdistorted?power?system?signals?using?a?robust?algorithm》(IEEE?Transactions?on?Power?Delivery，2008，23(1)：41-51)提出了一種基于卡爾曼濾波的檢測方法，可以同時對電壓的幅值、相角、頻率進行估計，但只是針對單相情況，不能估計電壓的正負序分量。

發明內容

本發明是為了解決現有的電壓基波和諧波分量檢測方法的檢測精度低的問題，從而提供一種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法。

一種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法，它由以下步驟實現：

步驟一、根據LMS算法構造陷波器，采集電網電壓各相的電壓信號，采用所述陷波器對采集獲得的各相電壓信號進行分離，獲得每相電壓的基波分量和各次諧波分量；

步驟二、將步驟一中獲得的A相電壓的基波分量中的誤差信號作為鎖相環的反饋，并采用鎖相環獲得電網電壓頻率的估計值和相位的估計值，所述電網電壓頻率的估計值和相位的估計值用于生成構造陷波器的LMS算法所需的參考輸入向量；

步驟三、根據步驟一獲得的每相電壓的基波分量和各次諧波分量，采用對稱分量法，檢測基波和各次諧波的正序、負序和零序信息，并作為檢測結果，完成電網電壓基波和諧波分量檢測。

步驟一所述的根據LMS算法構造陷波器，采集電網電壓各相的電壓信號，采用所述陷波器對采集獲得的各相電壓信號進行分離獲得基波分量和各次諧波分量，獲得每相電壓的基波分量和各次諧波分量的具體過程為：

將每相電網電壓采用表達式：

表示，式中，U_n為n次諧波的幅值，ω為基波頻率，t為時間，為n次諧波的初始相角，n為正整數，所述基波相角為：

式中：表示由鎖相環得到的基波相角估計值，Δθ表示基波相角估計誤差，因此n次諧波的相角為：

把n次諧波的相角代入單相電網電壓的表達式，整理得：