[發明專利]三相四線制系統任意次諧波分量和無功電流檢測方法

有效

• 申請號: 201410037919.8
• 申請日: 2014-01-26
• 公開（公告）號: CN103777076B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 梁營玉;劉建政;許杏桃;王一;楊奇遜
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;江蘇省電力公司;清華大學;華北電力大學;江蘇省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: G01R23/165
• 分類號: G01R23/165;G01R19/00
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;許婉靜

技術領域

本發明涉及一種三相四線制系統任意次諧波和無功電流的檢測方法，可以在三相電壓不對稱非正弦的情況下，檢測出三相四線制系統中的任意次諧波的正序、負序、零序分量及無功電流，該方法同樣適用于三相三線制系統的檢測，屬于電力技術應用領域。

背景技術

由于非線性負載和感應電機的大量應用，工業用戶普遍存在諧波污染嚴重、功率因數較低等問題。三相四線制有源濾波器（APF）可以進行用于諧波治理和無功補償，而諧波及無功電流檢測的準確性是APF能夠進行諧波和無功精確補償的前提和關鍵。目前，基于瞬時無功功率理論的p-q法和i_p-i_q法應用最為普遍，效果也較好。然而，p-q法在系統電壓非正弦情況下存在較大的檢測誤差，i_p-i_q法不能檢測電流中的無功分量且僅適用于三相三線制系統。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種可以在系統電壓不對稱、非正弦的情況下，檢測三相電流中存在的任意次諧波的正序、負序、零序分量及無功電流，該方法基于n次諧波的坐標變換及低通濾波技術（LPF），并考慮了零序電流檢測的特殊性；該方法采用一種閉環的鎖相方法，可以在三相電壓不對稱、非正弦的情況下，保證鎖相的準確性，從而為坐標變換提供可靠的相位，該方法物理概念清晰，實現方式簡單，適用范圍廣，檢測準確性較高且實用性強。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：

三相四線制系統任意次諧波分量和無功電流檢測方法，包括以下步驟：

步驟（1）：通過鎖相環獲取電網電壓基波正序電壓分量的相位θ₊（ω₀t）：三相電網電壓u_a、u_b、u_c經過CLARK變換和PARK變換后，得到d軸電壓分量u_d和q軸電壓分量u_q；基波正序電壓分量在d軸和q軸上表現為直流量，而基波負序電壓分量和其它次諧波分量在d軸和q軸上表現為交流量；u_q經過低通濾波器（LPF）濾除交流量，得到直流量與目標值0的誤差信號err經過PI控制器輸出相位的修正量θ_err；θ_err與θ₀之和即為鎖相環的輸出θ_*，θ_*作為PARK變換的參考相位,的大小反映相位誤差的大小,若PI控制器將不斷地修正θ_err的值，達到穩態后等于0，鎖相環的輸出θ_*等于電網電壓基波正序電壓分量的相位θ₊（ω₀t）。

所述步驟（1）具體包括如下步驟：

步驟（1-1）：電網電壓的合成矢量沿A-B-C方向以額定角速度旋轉；從t=0時刻開始旋轉的角度θ₀即為基波正序分量的相位，即

式中：u_α和u_β分別為電網電壓合成矢量在α軸和β軸上的投影；

步驟（1-2）：三相電網電壓u_a、u_b、u_c經過CLARK變換矩陣為C₃₂的CLARK變換，即得到電網電壓合成矢量在α軸和β軸上的投影u_α和u_β，如公式（1-2）：