[發明專利]一種三相逆變系統輸出功率參數計算方法

在審

• 申請號: 202010432303.6
• 申請日: 2020-05-20
• 公開（公告）號: CN111709121A
• 公開（公告）日: 2020-09-25
• 發明（設計）人: 黃銀國;王澤晶;陳亞楠;鄭葉龍;趙美蓉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/06
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 杜文茹

一種三相逆變系統輸出功率參數計算方法，包括：在三相逆變系統的直流母線上分別用直流電壓傳感器和直流電流傳感器對電壓和電流信號進行采樣；跟據橋臂開關狀態重構出三相逆變器輸出端三相交流電壓信號和電流信號；根據重構出的三相逆變器輸出端三相交流電壓信號和電流信號，計算三相逆變系統的輸出功率參數；計算三相逆變系統的功率因數本發明只需要兩個直流傳感器，避免了多個傳感器測量造成信號不同步的問題，有效的縮小了功率測量裝置的體積，易于小型化和降低了成本；直流傳感器與交流傳感器相比精度更高，且直接在直流母線上測量比在三相電路上測量結構更加簡單，實時性好。本發明的方法適于兩電平三相逆變系統。

技術領域

本發明涉及一種三相逆變系統輸出功率。特別是涉及一種用于信號畸變大、測量空間狹小或成本要求低的背景下功率測量的三相逆變系統輸出功率參數計算方法。

背景技術

交流電力系統運轉的時候，電網需要提供有功電能和無功電能，有功電能轉化成其他能量形式，而無功電能表示為電磁能的相互轉換。在正常情況下，電氣設備的正常使用不僅需要有功功率，同時也需要部分無功功率，如果沒有足夠的無功功率來建立磁場，電氣設備就不能正常運轉，但是無功功率對供用電會產生很多不利影響，視在功率一定，增大無功功率意味著有功功率會降低，無功功率在電網中的流動會造成線路電圧損失增大和增加電能損耗等。因此，功率參數的測量是非常重要的。

在三相逆變系統中，逆變器是最重要的一部分。對于三相逆變器的拓撲結構，主要有兩電平逆變器和三電平逆變器結構。三電平結構每相橋臂有四個功率管，兩個箝位二極管，結構復雜，但是可以耐高壓，輸出波形接近正弦波，輸出容量大。兩電平結構，結構簡單，通常用于中低壓，例如汽車電機控制，洗衣機，空調等。

目前對于輸出功率的測量大多數是采用直接測量的方法，即測量逆變器輸出端的電壓電流，通過電壓電流來直接分析負載的功率狀況。現在較成熟的功率測量產品就是以直接測量為基礎的功率分析儀。但直接使用功率分析儀去測量會存在幾個問題，一、大多數功率測量儀均是基于平均值為基礎的功率理論，以平均值為基礎的功率理論在電壓電流失真度較小的時候，計算速度快，計算精度較高，但是隨著信號畸變增大，仍然使用該理論則會導致計算量急劇增大，且諧波增多時，計算結果會存在較大偏差；二、使用多個傳感器會造成不同傳感器之間的誤差，導致測量結果存在誤差；三、功率測量儀雖然可以測量很多參數，但是體積較大，不適合某些環境下的測量。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供一種簡單易行，易于集成，體積小，成本低、且適于兩電平三相逆變系統的三相逆變系統輸出功率分析方法。

本發明所采用的技術方案是：一種三相逆變系統輸出功率參數計算方法，包括如下步驟：

1)在三相逆變系統的直流母線上分別用直流電壓傳感器和直流電流傳感器對電壓和電流信號進行采樣；

2)跟據橋臂開關狀態重構出三相逆變器輸出端三相交流電壓信號和電流信號；

3)根據重構出的三相逆變器輸出端三相交流電壓信號和電流信號，計算三相逆變系統的輸出功率參數；

4)計算三相逆變系統的功率因數

步驟2)所述的重構出三相逆變器輸出端三相交流電壓信號，公式如下：

其中，T₁、T₂、T₃分別表示一個周期T_s內上半橋三個功率管給定的瞬時相電壓占空比；V_d表示直流母線上的電壓；U_an、U_bn、U_cn分別表示重構出的A相、B相、C相電壓。

步驟2)所述的重構出三相逆變器輸出端三相交流電流信號是：