[發明專利]一種基于旋轉變換的三相電網各分量瞬時值的提取方法

有效

• 申請號: 201610860915.9
• 申請日: 2016-09-28
• 公開（公告）號: CN106645944B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 姚瑱;李文龍;徐小軍;錢巍;余國軍;姜衛東
• 申請（專利權）人: 南京埃斯頓自動控制技術有限公司
• 主分類號: G01R23/16
• 分類號: G01R23/16
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

本發明公開了一種基于旋轉變換的三相電網各分量瞬時值的提取方法，包括下述步驟：通過靜止坐標變換，將三相ABC坐標系下的電網電壓變換到αβ坐標系。再通過一個旋轉變換矩陣獲得在αβ坐標系下的零序分量、正序基波分量、負序基波分量以及各種諧波分量。最后由獲得的正、負序分量計算出電網的瞬時正序角度和瞬時負序角度。這種方法只需要多個歷史周期的電壓采樣數據即可提取出電網電壓的各種分量，而無需一個完整的電網周期的數據。解決了現有方法中能夠獲得三相電網瞬時相位，但計算方法復雜且延時較長的問題。本發明方法實現簡單、延時小，精度高。

技術領域

本發明涉及電氣領域，尤其涉及一種電網電壓各種分量的提取方法，適用于電網電壓不對稱且含有諧波分量時，同時獲得包括零序分量瞬時值、正序基波分量瞬時值、負序基波分量瞬時值、諧波分量瞬時值。

背景技術

在新能源發電等應用場合，要求控制系統能夠快速、準確地檢測出電網電壓幅值與瞬時相位，為控制系統及時反饋準確的電網信息。目前，廣泛應用于控制系統中的鎖相環主要是硬件鎖相(PLL)和軟件鎖相(SPLL)兩種方式。當電網電壓不對稱且含有諧波分量時，這一要求并不能被很好的滿足。因此需要能夠兼容電網電壓不對稱且含有諧波分量時的電網電壓鎖相環方法，使控制系統及時應對三相電壓不對稱引起的過電流以及并網變流器直流側電壓的波動。

在電網不對稱且含有諧波下，鎖相環設計的一個關鍵技術問題是電網各種分量的提取。目前，已有的相關文獻提出的解決方案，主要包括：基于雙同步坐標系的解耦方法，延時信號濾除法，滑動平均濾波法等。基于雙同步坐標系的解耦方法利用正負序的雙同步坐標系，對正、負序基波分量實現了解耦，這種方法結構復雜，響應時間較長且計算量大，實現起來比較困難。延時信號濾除法是在同步旋轉坐標系中，將含有n次諧波的電壓信號U_d延時T/2(n-1)，再與U_d相加，若含有多種諧波，需要通過濾除不同諧波的多個重復計算。但這些方法都無法同時獲得包括零序分量瞬時值、正序基波分量瞬時值、負序基波分量瞬時值、諧波分量瞬時值。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于，克服現有技術存在的缺陷，提供一種基于旋轉變換的三相電網各分量的提取方法，解決了電網電壓不對稱且含有諧波分量時，同時獲得包括零序分量瞬時值、正序基波分量瞬時值、負序基波分量瞬時值、諧波分量瞬時值的問題。

本發明提出的一種基于旋轉變換的三相電網各分量的提取方法，包括如下步驟：

步驟1、根據CLARKE變換，將三相ABC坐標系下的電網電壓變換到αβ坐標系，獲得αβ坐標系下的電網電壓瞬時值，其表達式為各種電壓分量之和，

將其寫成復數形式，如下式：

式中：E_mk——電網電壓k次分量的幅值；——電網電壓k次分量的初始相位角；ω——電網電壓基波角頻率；t——三相ABC坐標系下的電網電壓變換到αβ坐標系的時間點；e——三相ABC坐標系下的電網電壓向量；e_ɑ——電網電壓αβ坐標變換后α軸上的電壓值；e_β——電網電壓αβ坐標變換后β軸上的電壓值；j——虛部符號；k＝0，±1、±2…,-50≤k≤50。

步驟2、將由坐標變換獲得的電網電壓瞬時值離散化，如下式：

式中：T_S——電網電壓周期；E_m0——電網電壓的零序分量幅值；——電網電壓零序分量的相位角；E_-mk——電網電壓-k次分量的峰值；——電網電壓-k次分量的初始相位角；

n為常數；e(n)——當前周期的電網電壓矢量；e(n-1)——當前周期前一個周期的電網電壓矢量；e(n+1)——當前周期后一個周期的電網電壓矢量。