[發明專利]基于數值計算的三相電源電壓相序及頻率檢測方法

在審

• 申請號: 202210402890.3
• 申請日: 2022-04-18
• 公開（公告）號: CN114910713A
• 公開（公告）日: 2022-08-16
• 發明（設計）人: 杜貴平;鄭昊;雷雁雄
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01R29/18
• 分類號: G01R29/18;G01R23/12;G01R31/40;G06F30/20;G06F111/10;G06F113/04
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 馮炳輝

本發明公開了一種基于數值計算的三相電源電壓相序及頻率檢測方法，該方法在傳統相序檢測方法的基礎上，加入了頻率檢測的部分，通過數值計算的方式同時獲得三相電源電壓的相序與頻率。該方法無需進行硬件電路的邏輯判斷，避免了后續的硬件電路維護與檢修；無需考慮相位因素，僅需檢測三相電源的電壓瞬時值即可，將電壓瞬時值與內置的參考量進行數值計算，通過統計固定計數周期內的數值滯環次數，即可實現電源電壓的相序判斷，同時判斷電源實際頻率是否滿足預設標準；該方法可抵抗電源的電壓波動與諧波干擾，無需進行瞬時電壓檢測后的濾波處理，避免了采樣的相位延遲，提高了效率與精確度，降低了硬件成本。

技術領域

本發明涉及三相電源并網逆變的技術領域，尤其是指一種基于數值計算的三相電源電壓相序及頻率檢測方法。

背景技術

隨著新能源行業的蓬勃發展與電力電子裝置的廣泛應用，可再生能源在電網的滲透率逐漸變高，相比于單相電源，三相電源具有容量大、效率高、穩定性好、用料節省等優勢；而在三相電源并網與逆變的過程中，相序檢測與頻率控制又是至關重要的技術。如果在并網與逆變時可再生電源的相序與電網電壓的相序不匹配，或者可再生電源的發電頻率不滿足電網允許的頻率裕量，將會對系統造成嚴重的損害，甚至發生重大事故。

傳統的相序檢測方案是通過硬件電路來實現，通過檢測電網電壓的過零點來觸發硬件電路的電平翻轉，從而進行相序的識別；但該方案需要額外增加硬件電路的成本，并且在硬件電路發生故障時，需要額外的檢測與修理，會造成人力物力的浪費。在頻率檢測方面，傳統方案在采集到電網側的電壓波形后，需要通過濾波環節平滑電壓曲線后，才可以進行下一步的頻率計算；該方案不僅計算量大，會造成采樣信號延遲，導致檢測結果滯后，并且該方案對濾波器的參數整定要求較高，除此之外，由于實際情況下電源電壓并非為標準的正弦函數，傳統方案無法解決電源電壓中的三相不對稱與諧波干擾問題，以及電壓采樣電路精度帶來的偏差問題。

發明內容

本發明的目的在于優化現有的三相電源電壓的相序與頻率檢測技術，提供了一種基于數值計算的三相電源電壓相序及頻率檢測方法，該方法無需進行硬件電路的邏輯判斷，節省了額外的硬件電路設計，降低了成本，無需進行后續的電路維護與檢修；無需考慮相位因素，僅需檢測三相電源的電壓瞬時值即可實現相序與頻率的檢測目的，判斷電源實際頻率是否滿足預設標準，除此之外該方法可抵抗電源的電壓波動與諧波干擾，無需進行瞬時電壓檢測后的濾波處理，避免了采樣的相位延遲，提高了效率與精確度。

為實現上述目的，本發明所提供的技術方案為：基于數值計算的三相電源電壓相序及頻率檢測方法，該方法是用于三相電源并網系統，無需設計外圍硬件電路，無需考慮相位因素，只需要檢測三相電源的電壓瞬時值，將采樣到的電壓瞬時值與內置的參考量進行數值計算，通過統計固定計數周期內的數值滯環次數，即可實現電源電壓的相序判斷，同時判斷電源實際頻率是否滿足預設標準。

進一步，所述的基于數值計算的三相電源電壓相序及頻率檢測方法，包含以下三個階段：

第一階段：初始化

設置三相電源電壓的額定電壓有效值U₀與額定頻率f₀，以及允許的電壓頻率誤差范圍；

設置參考電壓a、b、c，并且規定三相電源電壓的正相序；

設置采樣周期T，該采樣周期的設置與三相電源并網系統自有的三相電壓檢測環節的采樣周期相同；

第二階段：循環采樣與計算

采用滯環計數的方式對結果表達式y的絕對值Y進行頻率計算，具體的采樣與計算實現過程如下：

1)初始化環節完成后進入循環采樣與計算階段，設置計時時間t₀，設置全局變量n＝0，設置標志位i＝0,j＝0，開始計時；