多相電路廣義諧波瞬時(shí)對(duì)稱分量變換檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種基于瞬時(shí)對(duì)稱分量變換理論的多相電力系統(tǒng) 廣義諧波電壓和電流的檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 交流電力系統(tǒng)的理想工作狀態(tài)是正弦、相序?qū)ΨQ、單位功率因數(shù)。在實(shí)際的電力系 統(tǒng)中，由于存在大量的非線性、非正弦、非相序?qū)ΨQ、低功率因數(shù)等無(wú)效成分，隨著微電子設(shè) 備、高精密制造系統(tǒng)等電能質(zhì)量敏感性的電力負(fù)荷更大規(guī)模用于電力系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)抑制和消 除電力系統(tǒng)的無(wú)效成分成為一種必然選擇，對(duì)實(shí)時(shí)高精度檢測(cè)廣義諧波電壓電流的需求越 來(lái)越迫切。在4相、6相、9相、12相等多相交流電力系統(tǒng)中，多相序的特點(diǎn)使得系統(tǒng)內(nèi)的非 線性、非正弦性、非對(duì)稱性、低功率因數(shù)等電氣特性變得更為復(fù)雜，現(xiàn)有的適用于單相和三 相電路的廣義諧波檢測(cè)方法不能直接用于多相電路的廣義諧波檢測(cè)。
[0003] 現(xiàn)有的單相和三相電路的廣義諧波檢測(cè)方法主要采用兩種方法，一種是對(duì)其中的 諧波電流成分、無(wú)功電流成分和不對(duì)稱電流成分進(jìn)行分別檢測(cè)，另一種是基于瞬時(shí)無(wú)功功 率理論進(jìn)行綜合檢測(cè)。第一種方法雖然能夠精確檢測(cè)出廣義諧波，但是檢測(cè)過(guò)程過(guò)于復(fù)雜， 需要用到多種數(shù)學(xué)方法，實(shí)時(shí)性也比較差；第二種方法雖然相對(duì)比較簡(jiǎn)單，實(shí)時(shí)性大大提 高，但是主要用于廣義諧波電流的檢測(cè)，存在電壓波形畸變會(huì)影響到廣義諧波電流的檢測(cè) 精度的問(wèn)題，此外，其瞬時(shí)無(wú)功功率理論是針對(duì)三相電路提出的，用于三相以上的多相電路 尚有許多新問(wèn)題需要克服。
[0004] 鑒于現(xiàn)有的單相和三相電路的廣義諧波檢測(cè)的上述不足和缺乏通用性的多相交 流電力系統(tǒng)廣義諧波檢測(cè)裝置的現(xiàn)狀，本發(fā)明提出一種基于瞬時(shí)對(duì)稱分量變換的多相電路 廣義諧波檢測(cè)方法，采用先進(jìn)的信號(hào)檢測(cè)算法和數(shù)字信號(hào)處理芯片，可以簡(jiǎn)單、快速、實(shí)時(shí)、 精確實(shí)現(xiàn)任意相電力系統(tǒng)的廣義諧波檢測(cè)的綜合檢測(cè)，不僅為發(fā)展任意相電路的廣義有源 電力濾波器、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器提供了一種非常高效的信號(hào)檢測(cè)方法，還且為分析任意 相交流電力系統(tǒng)的非線性、非正弦、非相序?qū)ΨQ、低功率因數(shù)等無(wú)效成分提供了一種有效方 法，具有廣泛的實(shí)用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種適合任意相數(shù)的多相交流電力系統(tǒng)廣義諧波電壓電流 瞬時(shí)值綜合檢測(cè)的高效方法，克服現(xiàn)有單相和三相電路廣義諧波電壓電流檢測(cè)方法的不 足，解決現(xiàn)有廣義諧波電壓電流瞬時(shí)值檢測(cè)方法存在的實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、準(zhǔn)確度不高、適用范圍 不廣、檢測(cè)算法不簡(jiǎn)練、硬件實(shí)現(xiàn)不容易的技術(shù)問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明提出一種基于瞬時(shí)對(duì)稱分量變換的多相電路廣義諧波檢測(cè)方法，其基本組 成包括廣義諧波電壓檢測(cè)算法和廣義諧波電流檢測(cè)算法。
[0007] 本發(fā)明中的廣義電壓檢測(cè)算法由電壓瞬時(shí)對(duì)稱分量變換算法、正序電壓正弦代數(shù) 變換算法、電壓均值直流濾波算法、正序工頻電壓初相算法、正序工頻電壓重構(gòu)算法、廣義 諧波電壓計(jì)算算法組成。
[0008] 本發(fā)明中的廣義諧波電流檢測(cè)算法由電流瞬時(shí)對(duì)稱分量變換算法、正序電流余弦 代數(shù)變換算法、電流均值直流濾波算法、正序工頻電流初相算法、電壓電流相位差算法、正 序工頻有功電流重構(gòu)算法、廣義諧波電流計(jì)算算法組成。
[0009] 本發(fā)明中的多相電路廣義諧波檢測(cè)方法的具體算法步驟如下： 第一步：電壓瞬時(shí)對(duì)稱分量變換算法對(duì)多相電力系統(tǒng)的相電壓
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種發(fā)明多相電路廣義諧波瞬時(shí)對(duì)稱分量變換檢測(cè)方法，基本組成包括廣義諧波電 壓檢測(cè)算法和廣義諧波電流檢測(cè)算法。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多相電路廣義諧波瞬時(shí)對(duì)稱分量變換檢測(cè)方法，其特征是廣義 諧波電壓檢測(cè)算法由電壓瞬時(shí)對(duì)稱分量變換算法、電壓正弦代數(shù)變換算法、電壓均值濾波 算法、電壓初相算法、電壓重構(gòu)算法、廣義諧波電壓計(jì)算算法組成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多相電路廣義諧波瞬時(shí)對(duì)稱分量變換檢測(cè)方法，其特征是廣義 諧波電流檢測(cè)算法由電流瞬時(shí)對(duì)稱分量變換算法、電流余弦代數(shù)變換算法、電流均值濾波 算法、電流初相算法、電壓電流相位差算法、電流重構(gòu)算法、廣義諧波電流計(jì)算算法組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多相電路廣義諧波瞬時(shí)對(duì)稱分量變換檢測(cè)方法，其特征是多相 電路的廣義諧波電壓和廣義諧波電流檢測(cè)算法的具體步驟如下： 第一步：電壓瞬時(shí)對(duì)稱分量變換算法對(duì)多相電力系統(tǒng)的相電壓
為多相電路的相名）進(jìn)行瞬時(shí)對(duì)稱分量變換，提取正序?qū)?稱電壓分量相電壓和相電流得瞬時(shí)對(duì)稱分量變換關(guān)系式為：
第二步：電流瞬時(shí)對(duì)稱分量變換算法對(duì)多相電力系統(tǒng)的相電…\的f (N為多相電路的相名）進(jìn)行瞬時(shí)對(duì)稱分量變換，提取正序?qū)ΨQ電流分量相電流得瞬 時(shí)對(duì)稱分量變換關(guān)系式為：
其中，矩陣if仍然是第一步中的矩陣:if; 第三步：電壓正弦余弦代數(shù)變換算法對(duì)正序?qū)ΨQ電壓分量進(jìn)行正弦和余弦代 數(shù)變換，得到含有與工頻正序電壓成正比例的直流成分和交流電壓成分的復(fù)合電壓信號(hào)， 的正弦代數(shù)變換和余弦代數(shù)變換分別為：
的共軛復(fù)數(shù)，即 第四步：電壓均值濾波算法對(duì)復(fù)合電壓信號(hào)進(jìn)行滑動(dòng)平均值運(yùn)算，得到直流電壓成分 %'和 ； 第五步：電壓初相算法根據(jù)直流電壓成分和#_^進(jìn)行正序工頻電壓分量的初始 相位角計(jì)算的運(yùn)算，計(jì)算出正序工頻電壓分量的初始相位角初始相位角的計(jì)算 算法為：
第六步：電流正弦余弦代數(shù)變換算法對(duì)正序?qū)ΨQ電壓分量up)進(jìn)行正弦和余弦代 數(shù)變換，得到含有與工頻正序電壓成正比例的直流成分和交流電壓成分的復(fù)合電壓信號(hào)， 的正弦代數(shù)變換和余弦代數(shù)變換分別為：
第七步：直流均值濾波算法對(duì)復(fù)合電流信號(hào)1^進(jìn)行滑動(dòng)平均值運(yùn)算，得到直流電流成 爾 f 爾 f 分I?和|_; 第八步：電流初相算法根據(jù)直流電流成分和U進(jìn)行正序工頻電流分量的初始 相位角計(jì)算的運(yùn)算,計(jì)算出正序工頻電壓分量的初始相位角？初始相位角的計(jì)算 丨川11魯 111 算法為：
第九步：電壓電流相位算法根據(jù)正序工頻電壓的初相位!^和正序工頻電流的初相位 %,計(jì)算:出正序工頻電'流與正序工頻電壓之間的相位差相位差i的計(jì)算:算:法為：
第十步：電壓重構(gòu)算法對(duì)提取的直流電壓成分進(jìn)行正弦余弦代數(shù)變換得到正序工頻 電壓％^),然后進(jìn)行瞬時(shí)對(duì)稱分量反變換，得到各相正序工頻電壓瞬時(shí)值％@)(%@|
根據(jù)
％:以給出正序工頻電壓的重構(gòu)算法為：
電壓瞬時(shí)對(duì)稱分量反變換為：
第~1^一步：電流重構(gòu)算法對(duì)提取的直流電流成分進(jìn)行正弦代數(shù)變換得到正序工頻有 功電流然后進(jìn)行電流瞬時(shí)對(duì)稱分量反變換，得到各相正序工頻有功電流瞬時(shí)值
根據(jù)可以給出正序工頻有功電流的重構(gòu)算法為：
其中，fJ/乃然是第十步中的矩陣fJr; 第十二步：廣義諧波電壓計(jì)算算法進(jìn)行各相電壓瞬時(shí)值和正序工頻電壓瞬時(shí)值的代數(shù) 差運(yùn)算，得到廣義諧波電壓瞬時(shí){1 ?.
『)，求取的代數(shù)差算法為
第十三步：廣義諧波電流計(jì)算算法進(jìn)行各相電流瞬時(shí)值和正序工頻有功電流瞬時(shí)值的 代數(shù)差運(yùn)算，得到廣義諧波電流瞬時(shí)1
)，棘白勺撤謙去為
【專利摘要】本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)領(lǐng)域，涉及一種多相電路廣義諧波檢測(cè)方法，本發(fā)明多相電路廣義諧波瞬時(shí)對(duì)稱分量變換檢測(cè)方法的基本組成包括廣義諧波電壓檢測(cè)算法和廣義諧波電流檢測(cè)算法。廣義諧波電壓檢測(cè)算法由電壓瞬時(shí)對(duì)稱分量變換算法、電壓正弦代數(shù)變換算法、電壓均值濾波算法、電壓初相算法、電壓重構(gòu)算法、廣義諧波電壓計(jì)算算法組成。廣義諧波電流檢測(cè)算法由電流瞬時(shí)對(duì)稱分量變換算法、電流余弦代數(shù)變換算法、電流均值濾波算法、電流初相算法、電壓電流相位差算法、電流重構(gòu)算法、廣義諧波電流計(jì)算算法組成。本發(fā)明提出的廣義諧波檢測(cè)方法，具有鎖相簡(jiǎn)單、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、準(zhǔn)確度高、算法簡(jiǎn)練、實(shí)現(xiàn)容易、經(jīng)濟(jì)性好和適用范圍廣等技術(shù)效果。
【IPC分類】G01R19-06
【公開(kāi)號(hào)】CN104698257
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201310657477
【發(fā)明人】劉桂英, 粟時(shí)平, 粟淵愷, 覃曄, 徐志, 羅錢
【申請(qǐng)人】長(zhǎng)沙理工大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年6月10日
【申請(qǐng)日】2013年12月9日