[發明專利]一種電網中基波正序電壓提取及其相位鎖定的方法

在審

• 申請號: 201610131486.1
• 申請日: 2016-03-09
• 公開（公告）號: CN105738699A
• 公開（公告）日: 2016-07-06
• 發明（設計）人: 謝永強;王揚;王君;朱玉振
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16;G01R19/00;G01R25/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種電網中基波正序電壓提取及其相位鎖定的方法，其特征是，所述方法是電網電壓在非對稱或者畸變的情況下，首先準確檢測到電網的基波正序電壓分量，然后將其輸入到一個正交信號發生器得到其正交信號，最后把這兩個量進行Park變換后輸入到鎖相環中進行鎖相。所述方法的具體步驟如下：

步驟1：將三相電壓通過坐標變換變換到α-β坐標系中，得到兩相靜止坐標系中的電壓u_α和u_β；

步驟2：取任意初相角α的正余弦值，將u_α和u_β分別與正弦值sin(ωt+α)和余弦值cos(ωt+α)相乘，得到u_αs、u_αc、u_βs以及u_βc；

步驟3：通過特定的加減運算，來消去包含基波負序的直流分量，再經過低通濾波器的濾波，即可得到只包含基波正序的直流量U_αs-U_βc和U_αc+U_βs；

步驟4：將這兩個直流量分別與之前任意初相角α的正弦值sin(ωt+α)和余弦值cos(ωt+α)相乘，并利用三角函數的積化和差公式進行運算，就可以得到a相基波正序電壓u_a11；

步驟5：將信號u_a11,輸入到正交信號發生器，產生其正交信號u_β11；

步驟6：將上述兩個信號u_a11、u_β11進行一次Park坐標變換得到u_q、u_d，并將u_q作為鎖相環的輸入，通過鎖u_q為零來實現相位鎖定。

2.根據權利要求書1所述的電網中基波正序電壓提取及其相位鎖定的方法，其特征是，在檢測電網基波正序分量的過程中，巧妙運用了三角函數運算，快速準確的檢測到目標量，其具體方法如下：

A、首先設三相電壓不對稱且畸變，則三相電壓如下所示：

其中，U表示電壓的有效值，下標1表示正序，2表示負序，n表示的是諧波次數，其中，當n＝1時，表示的是基波，對三相電壓值進行32變換可得到u_α和u_β；

B、將電壓值u_α分別與任意初相角α的正弦值和任意初相角α的余弦值相乘可得到

同樣的，將u_β分別與任意初相角α的正弦值和任意初相角α的余弦值相乘可得到

C、結合上面各式可得到u_αs、u_αc、u_βs以及u_βc，再利用三角函數的積化和差公式將它們展開，并通過適當的加減運算，即將u_αs與u_βc相減，將u_αc與u_βs相加，就可以消去其中包含基波負序的分量，加減運算后結果如下式所示，

然后將所得到的u_αs-u_βc和u_αc+u_βs經過低通濾波器，濾去交流分量，就可以得到只包含基波正序信息的值，即U_αs-U_βc和U_αc+U_βs，

D、對于只包含基波正序信息的U_αs-U_βc和U_αc+U_βs，為了得到a相電壓的正序基波分量，根據三角函數的運算，可以將U_αs-U_βc和任意初相角的正弦值相乘，將U_αc+U_βs和任意初相角的余弦值相乘，再對它們取和，最后再乘以系數即可得到a相基波正序電壓u_a11，運算過程如下式所示，

3.根據權利要求書1所述的電網中基波正序電壓輸入正交信號發生器得到其政教信號的方法，其特征是，該正交信號發生器是基于反Park變換實現的，其具體方法如下：Park變換是將靜止坐標系下的αβ坐標分量轉換為旋轉坐標系下的dq坐標分量，反Park變換是將靜止坐標系下的dq坐標分量轉換為旋轉坐標系下的αβ坐標分量，變換公式如下：

根據公式，構建包含以上兩個變換的控制環路，即可得到一組正交信號輸出，其中一個信號與輸入信號相同，另一個信號是輸入信號的正交信號。