[發(fā)明專利]通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210485764.5
• 申請日: 2012-11-26
• 公開（公告）號: CN102998527A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙晉斌;張?jiān)?/a>;火彩玲
• 申請（專利權(quán)）人: 上海電力學(xué)院
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)檢測方法，特別涉及一種基于正交變換理論的通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法。

背景技術(shù)

在智能電網(wǎng)和微電網(wǎng)系統(tǒng)中，使用了風(fēng)力與太陽能的分布式發(fā)電系統(tǒng)被大量接入，尤其在配電網(wǎng)側(cè)，單相并網(wǎng)逆變器作為分布式發(fā)電系統(tǒng)中能量轉(zhuǎn)換和控制的核心，以及和配電網(wǎng)的接口，其性能直接影響和決定了整個(gè)并網(wǎng)系統(tǒng)的好壞。但是采用全控型器件的單相并網(wǎng)逆變器會(huì)產(chǎn)生大量諧波分量和一定量的直流分量，直接影響到分布式系統(tǒng)接入電網(wǎng)的電能質(zhì)量。如果能夠精確、快速地檢測出公共接入點(diǎn)（PCC）的交流電壓和交流電流的基波分量、諧波分量與直流分量，不僅可以精確檢測有功功率和無功功率的輸出，還可以實(shí)現(xiàn)諧波和直流分量的補(bǔ)償，有效改善電能質(zhì)量。為了檢測出直流分量，目前已有的方式是將檢測信號進(jìn)行全基頻周期(T)的積分，但不能同時(shí)檢測基波與諧波。

實(shí)際上，由于器件，檢測和控制等的偏移往往使逆變器并網(wǎng)電流中含有直流分量，而直流分量會(huì)對電網(wǎng)設(shè)備產(chǎn)生不良影響，引發(fā)變壓器或互感器飽和、以及影響電力系統(tǒng)的電能質(zhì)量。為了提高并網(wǎng)系統(tǒng)的效率，采用了高頻隔離變壓器的并網(wǎng)逆變器結(jié)構(gòu)，而這種方式對直流量的檢測提出了較高的要求。傳統(tǒng)的軟件直流分量抑制方法，采用整工頻周期積分的方式，檢測直流分量時(shí)間較長。傳統(tǒng)的基于正交變換理論的諧波檢測方式，因?yàn)橹绷鞣至枯^小，而選擇將其忽略，但實(shí)際上，逆變器輸出的高頻SPWM波中有一定的直流分量，會(huì)使得基波的合成與諧波的分離產(chǎn)生誤差，甚至在直流量較大的情況下，變得無效。需要先通過一個(gè)工頻周期濾除檢測信號中的直流分量，再對基波和諧波分離，整個(gè)過程需要一個(gè)半工頻周期的時(shí)間，影響了整個(gè)控制器的速度。基于正交變換理論的諧波檢測方式，如果只考慮正常恒定頻率工作，采用采樣點(diǎn)定百分比的方式，就會(huì)影響頻率變化對該種檢測方式的精度。一旦檢測得到的基波、諧波、直流分量精度不足，容易造成瞬時(shí)有功功率、瞬時(shí)無功功率計(jì)算值出現(xiàn)偏差，進(jìn)一步導(dǎo)致單相并網(wǎng)逆變器輸出控制時(shí)產(chǎn)生偏差，影響到分布式發(fā)電系統(tǒng)的精確輸出。采用采樣點(diǎn)定百分比，失去了產(chǎn)品即買即用、無需調(diào)整參數(shù)的優(yōu)點(diǎn)，難以滿足世界范圍的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是針對現(xiàn)在基波、諧波、直流分量檢測存在的問題，提出了一種通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法，本方法基于正交變換理論，且考慮頻率波動(dòng)對理論實(shí)現(xiàn)精度的影響，為一種能實(shí)時(shí)分離出基波、諧波與直流分量的新型檢測方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法，具體包括如下步驟：

1）檢測信號???????????????????????????????????????????????在半基波周期內(nèi)累加，檢測信號中次諧波與正交因子［sin(k),cos(k)］^T相乘后，在半周期內(nèi)正負(fù)相抵消,半周期中，直流分量與sin(k)相乘累計(jì)在基波投影峰值中，直流分量與cos(k)相乘累加后正負(fù)抵消,半周期后最終剩下基波和直流量的累加值；通過相位鎖存環(huán)獲取的基波頻率和4/(為采樣頻率)頻率相乘，計(jì)算出半周期采樣的實(shí)際點(diǎn)數(shù)，累加值對實(shí)際點(diǎn)數(shù)求平均獲得檢測信號與正弦基波在半周期內(nèi)的累加平均值與檢測信號與余弦基波在半周期內(nèi)的累加平均值,公式如下：

；

；

其中比值；

2）利用半周期檢測到的、，以及，為基波信號的初始相位，合成基波分量以及直流分量，

；

；

3）通過檢測信號減去基波分量，再減去直流分量，獲取諧波分量，

。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法，能夠?qū)崟r(shí)檢測到直流分量、基波分量和諧波分量；精度高，不存在忽略項(xiàng)，理論上沒有誤差；由于采用變參數(shù)的方式，不需要對整個(gè)算法的參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，能夠?qū)崿F(xiàn)即插即用以及模塊化，應(yīng)用方便，滿足了分布式發(fā)電系統(tǒng)實(shí)時(shí)、精確獲取公共接入點(diǎn)基波、諧波和直流量的要求。

附圖說明

圖1為本發(fā)明通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法中正交變換分離算法框圖；

圖2為本發(fā)明通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法實(shí)施例10V四波疊加圖；

圖3為本發(fā)明通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法實(shí)施例10V四波分離圖；

圖4為本發(fā)明通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法實(shí)施例50.2Hz時(shí)的不變頻檢測圖；

圖5為本發(fā)明通頻型基波、諧波、直流分量檢測方法實(shí)施例50.2Hz時(shí)的變頻檢測圖；