[發(fā)明專(zhuān)利]一種電網(wǎng)電壓基波正序相角的快速檢測(cè)方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210235448.2
• 申請(qǐng)日: 2012-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102735938A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-10-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 常鮮戎;戴毅;鄭煥坤;董正華
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 華北電力大學(xué)（保定）
• 主分類(lèi)號(hào): G01R25/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R25/00
• 代理公司: 石家莊冀科專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 13108
• 代理人: 李羨民;高錫明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可在電網(wǎng)電壓頻率不穩(wěn)定，波形畸變時(shí)快速、準(zhǔn)確檢測(cè)其基波電壓正序分量相角的方法，屬檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)頻率會(huì)隨著用戶(hù)負(fù)荷的變化而變動(dòng),所以，電網(wǎng)電壓的基波頻率很容易受到負(fù)荷的影響而發(fā)生擾動(dòng)。隨著電力電子裝置、電氣化鐵路和交流電弧爐的廣泛應(yīng)用，電網(wǎng)的諧波問(wèn)題、三相不對(duì)稱(chēng)問(wèn)題日益嚴(yán)重。在工程中，電網(wǎng)電壓的基波頻率擾動(dòng)，諧波和三相不對(duì)稱(chēng)現(xiàn)象，會(huì)使一些需要實(shí)時(shí)準(zhǔn)確測(cè)量電網(wǎng)電壓相角的裝置（如配電網(wǎng)靜止同步補(bǔ)償器（D-STATCOM）、直流輸電系統(tǒng)中的逆變器等）無(wú)法正常工作。這是因?yàn)楫?dāng)三相電壓波形畸變時(shí)，用傳統(tǒng)檢測(cè)方法獲得的電網(wǎng)a相電壓的相位是由a相電壓的正序、負(fù)序、零序及諧波分量共同作用的相位，而非用作控制基準(zhǔn)的a相電壓基波正序分量的相位。因此，在三相電壓波形畸變時(shí)，對(duì)電壓基波正序分量的快速、準(zhǔn)確檢測(cè)就成為各類(lèi)電力電子設(shè)備實(shí)現(xiàn)有效運(yùn)行控制的前提和關(guān)鍵。

盡管人們對(duì)傳統(tǒng)檢測(cè)方法做了各種各樣的改進(jìn)，但現(xiàn)有的電網(wǎng)電壓基波正序分量相角檢測(cè)方法均難以兼顧系統(tǒng)穩(wěn)定性與動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度之間的矛盾，有必要進(jìn)一步進(jìn)行探索。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足、提供一種新的電網(wǎng)電壓基波正序相角的快速檢測(cè)方法，以保證各類(lèi)電力電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

本發(fā)明所稱(chēng)問(wèn)題是以下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種電網(wǎng)電壓基波正序相角的快速檢測(cè)方法，所述方法在電網(wǎng)電壓頻率變動(dòng)，三相電壓不對(duì)稱(chēng)或畸變時(shí)，通過(guò)“鎖頻”和“鎖相”兩個(gè)環(huán)節(jié)獲得電網(wǎng)的基波正序電壓，然后從該信號(hào)中提取出基波電壓正序分量的相角，其具體步驟如下：

a.????鎖頻

設(shè)電網(wǎng)電壓三相不對(duì)稱(chēng)且畸變時(shí)，電網(wǎng)三相電壓分別為：

，

式中：U為電壓有效值，為相角，第一個(gè)下標(biāo)表示序分量（1是正序，2是負(fù)序，0是零序），第二個(gè)下標(biāo)表示諧波次數(shù)，為系統(tǒng)基波角頻率，

將u_a,?u_b,?u_c變換至α-β坐標(biāo)，得：

，

將u_β通過(guò)LPF（低通濾波器）濾除諧波分量，獲得的信號(hào)由PLL（鎖相環(huán)）鎖定相位和頻率，得到與基波正序電壓同頻率的正余弦信號(hào)：和，這就鎖定了電網(wǎng)電壓的基波頻率；

b.鎖相

將u_α，u_β與正余弦信號(hào)矩陣分別相乘：

??，

利用三角函數(shù)公式，通過(guò)加減運(yùn)算將其中的基波負(fù)序分量消去：

，

u_αs-u_βc與u_αc-u_βs經(jīng)過(guò)LPF濾去交流分量，得:

，

利用三角函數(shù)特性得到基波電壓正序分量：

然后通過(guò)鎖相環(huán)產(chǎn)生與a相電壓基波正序分量同頻率同相位的正余弦信號(hào)，進(jìn)而得到電網(wǎng)電壓基波正序相角。

本發(fā)明可在電網(wǎng)電壓頻率不穩(wěn)定，波形畸變時(shí)，通過(guò)“鎖頻”?和“鎖相”兩個(gè)環(huán)節(jié)除去諧波分量和基波負(fù)序分量的干擾，準(zhǔn)確檢測(cè)電網(wǎng)電壓基波正序分量的相角，所述方法不僅檢測(cè)精度高，其誤差小于10^-4，而且動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度較快，一個(gè)半周波內(nèi)即可重新達(dá)到穩(wěn)定，可保證各類(lèi)電力電子設(shè)備的正常運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述。

圖1是采用本方法進(jìn)行指令電流計(jì)算的流程圖；

圖2是本發(fā)明一個(gè)仿真實(shí)例的測(cè)試圖。

文中各符號(hào)為：、?n次諧波電壓正序分量有效值；、n次諧波電壓負(fù)序分量有效值；、n次諧波電壓零序分量有效值；、a相基波電壓正序分量有效值；、n次諧波電壓正序分量初始相角；、n次諧波電壓負(fù)序分量初始相角；、n次諧波電壓零序分量初始相角；N、諧波次數(shù)；、角頻率；t、時(shí)間；u_a?、u_b?、u_c為三相電壓；u_α、u_β為經(jīng)過(guò)變換至α-β軸的電壓；αβ-dq坐標(biāo)變換矩陣C為。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明在完成基波電壓正序分量相角的快速檢測(cè)時(shí)，考慮到工程中電網(wǎng)電壓波形畸變的一般性，設(shè)三相電壓u_a,?u_b,?u_c分別為：

，