[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

技術領域

本發明涉及一種可以在三相電網非對稱或者畸變情況下準確檢測其基波正序電壓并進行鎖相，屬于檢測技術領域。

背景技術

隨著現代科學技術的發展,大量具有非線性特性的負載投入電網運行,給電網帶來了嚴重的諧波污染和動態無功負荷。這些負荷的無功功率如果不能得到及時補償,將會造成配電網電壓的降低和波動,嚴重惡化供電的質量。

配電網靜止同步補償器(D-STATCOM)憑借其強大的功能,優良的性能逐漸成為現階段配電網無功補償和電能質量控制裝置的發展方向。指令電流的檢測是D-STATCOM中的核心技術,是該裝置能否解決電能質量問題關鍵因素。目前,研究和應用較多的指令電流檢測方法是基于瞬時無功功率理論的ip-iq法,該方法在電網電壓對稱無畸變時,能實現對諧波和無功電流的準確檢測,但當電網電壓不平衡或畸變時,它只能準確地檢測出諧波電流,而測出的有功、無功電流則存在較大誤差。

在工程中,當電網的三相電壓不對稱或畸變時,電壓將包含負序分量和零序分量,即電網電壓的相位與電壓基波正序分量的相位存在相位差Φ,這個相位差會引起基波正序有功和無功電流的檢測誤差。只有實時準確檢測基波正序電壓的初始相角,并以含有這個初始相角信息的正余弦信號進行指令電流檢測才能得到精確結果。因此,如何準確檢測基波正序電壓的初始相角,就成了有關技術人員迫切需要解決的問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足、提供一種能夠在電網的三相電壓不對稱或畸變時,實時準確檢測電網基波正序電壓及其相位鎖定的方法。

本發明所述問題是以下述技術方案實現的：

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；

上述步驟的具體方法為：

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