[發(fā)明專利]一種適用于單相低諧波環(huán)境下的有功和無功電流分離方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510012017.3
• 申請日: 2015-01-05
• 公開（公告）號: CN104535826B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐雄民;杜芳洲;馮鏘健;陳代威
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01R19/25
• 分類號: G01R19/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，特別涉及一種適用于單相低諧波環(huán)境下的有功和無功電流分離方法。

背景技術(shù)

目前國內(nèi)外對有功和無功電流檢測主要集中在三相電網(wǎng)上，對單相電網(wǎng)則不夠深入和廣泛。與三相電網(wǎng)相比，單相電網(wǎng)受關(guān)注不夠，問題還很多，相關(guān)理論也遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠完善。

隨著越來越多的單相電力電子設(shè)備的大量使用，如電氣化鐵道中采用單相整流供電機(jī)車、開關(guān)電源的廣泛應(yīng)用、各種家用電器如微波爐，電視，空調(diào)的使用等，使得電網(wǎng)的諧波含量增加。本發(fā)明提出了一種適用于單相低諧波環(huán)境下的有功和無功電流分離方法。該方法通過構(gòu)建分別與負(fù)載電流和電網(wǎng)電壓相正交的電流和電壓分量，并由此計(jì)算出單相電路的有功功率瞬時值。根據(jù)有功電流是由有功功率穩(wěn)態(tài)分量決定這一原則，在計(jì)算有功功率穩(wěn)態(tài)分量的基礎(chǔ)上，計(jì)算得到負(fù)載電流的有功電流。依據(jù)在低諧波環(huán)境下負(fù)載電流可分離為有功電流和無功電流之和，可得到無功電流分量。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明公開了一種適用于單相低諧波環(huán)境下的有功和無功電流分離方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

步驟1：通過滯后環(huán)節(jié)分別得到與電流i_Lα滯后π/2周期的電流信號i_Lβ和與電壓v_Sα滯后π/2周期的電壓信號v_Sβ；

步驟2：通過下式計(jì)算出單相電路的瞬時有功功率p(ωt)，p(ωt)由穩(wěn)態(tài)分量和波動分量組成：

步驟3：將計(jì)算得到的p(ωt)通過低通濾波器(LPF)可得p(ωt)的穩(wěn)態(tài)分量

步驟4：令便可得到電路中的有功電流i_W，計(jì)算過程如下：

(其中i_Wα(ωt)，i_Wβ(ωt)分別為有功電流和其正交的分量)

步驟5：通過以下公式計(jì)算得到無功電流i_Q：

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

1、無需一般分離電路中鎖相環(huán)電路，不但解決了鎖相環(huán)對檢測準(zhǔn)確度的影響，而且簡化了硬件設(shè)計(jì)；

2、算法結(jié)構(gòu)簡單，易于實(shí)現(xiàn)；

3、可實(shí)時準(zhǔn)確地檢測出單相低諧波環(huán)境下負(fù)載電流的有功和無功電流。

附圖說明

圖1是所述有功和無功電流分離方法的原理圖。

圖2是負(fù)載電流、采用本分離方法分離出的有功和無功電流的波形。

具體實(shí)施方式

為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖1和具體實(shí)施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

步驟1：通過電流和電壓采樣電路分別采集負(fù)載電流i_Lα和電網(wǎng)電壓v_Sα；

步驟2：根據(jù)設(shè)置好的ADC模塊采樣頻率，采用先進(jìn)先出的方式并結(jié)合數(shù)組間數(shù)據(jù)的傳遞特性，分別得到與i_Lα、v_Sα滯后π/2的i_Lβ、v_Sβ。具體實(shí)現(xiàn)過程如下：

假設(shè)第k次的電流、電壓的采樣值分別為i_Lα(k)、v_Sα(k)，數(shù)組為a[num]，其中

i_Lα＝i_Lα(k)，i_Lβ＝a[num]，a[num]＝i_Lα

v_Sα＝v_Sα(k)，v_Sβ＝a[num]，a[num]＝v_Sα；

步驟3：通過下式計(jì)算出第k次的瞬時有功功率p(k)，p(k)由穩(wěn)態(tài)分量和波動分量組成：

步驟4：p(k)通過數(shù)字低通濾波器(LPF)得到具體過程如下：

是第k-1次p(k)的穩(wěn)態(tài)分量)；

步驟5：令通過下式計(jì)算得到有功電流i_W(k)；

(其中i_Wα(k)，i_Wβ(k)分別為有功電流和其正交的分量)

步驟5：通過下式計(jì)算得到無功電流i_Q(k)；