一種改進的諧波檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電網(wǎng)諧波檢測與有功無功電流處理，涉及到微網(wǎng)的穩(wěn)定性，具體涉及 一種改進的諧波檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著微電網(wǎng)概念的提出，分布式電源技術(shù)的快速發(fā)展，使得傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)有了 很大的變革，電力系統(tǒng)變得更加復雜，與此同時對電網(wǎng)的電能質(zhì)量有了更高的要求。通常通 過ip-iq檢測方法對電網(wǎng)的諧波進行檢測，從而獲取瞬時有功電流和瞬時無功電流。ip-iq 檢測方法實際上是有p-q檢測方法演變而來的，這種方法需要獲取電網(wǎng)電壓的相位信息， 根據(jù)相位信息算出相應的正弦信號sin ω t和余弦信號-cos ω t，這里相位的獲取就是通過 鎖相環(huán)得到，根據(jù)瞬時無功功率理論，能夠計算出瞬時有功ip、瞬時無功iq，ip、iq經(jīng)過低 通濾波器濾波后可以能夠得到他們的直流分量，這里的直流分量是有三相基波電流產(chǎn)生 的，因此對直流分量進行反變換可以計算出三相基波電流，三相電流減去三相基波電流就 可以得到諧波電流，從而達到檢測諧波的目的。但是利用PLL鎖相環(huán)獲取電網(wǎng)電壓相位信 息時候存在電網(wǎng)電壓畸變問題，若電網(wǎng)電壓畸變則鎖相環(huán)就不能正確的檢測到電壓正序分 量的相位，因此就不能準確的獲取基波正序有功電流。
[0003] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中存在如下技術(shù)問題：隨著電力電子等非線性變流裝置的大 量使用，給點力系統(tǒng)帶來了嚴重的諧波污染，造成了很大的電能損耗，威脅電網(wǎng)的穩(wěn)定運 行。因此必須對諧波進行有效的檢測處理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于提供一種改進的諧波檢測方法，解決當電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變鎖相 環(huán)不能正確的檢測其電壓相位信息，從而導致不能準確的獲取基波有功電流。
[0005] 當電網(wǎng)電壓存在畸變時，要求能夠準確的獲取基波正序有功電流，針對以上上述 現(xiàn)有技術(shù)問題和發(fā)明目的，本發(fā)明提出一種改進的諧波檢測方法，包括如下步驟：
[0006] (1)電網(wǎng)電壓檢測是否存在畸變現(xiàn)象；
[0007] (2)當檢測到畸變現(xiàn)象時，對檢測到的畸變現(xiàn)象進行預處理；
[0008] (3)對電壓進行取樣；
[0009] (4)步驟（3)中得到的與電網(wǎng)電壓同步的方波信號，作為鑒相器的輸入；
[0010] (5)通過鑒相器，低通濾波和函數(shù)發(fā)生器組成一個鎖相環(huán)電路。
[0011] 進一步地，步驟（1)中，電網(wǎng)電壓通過傳感器以及DSP處理器進行畸變現(xiàn)象的檢 測。
[0012] 進一步地，當環(huán)路鎖定時，輸出正弦波與電網(wǎng)電壓同步。
[0013] 進一步地，步驟（1)中，采用瞬時無功功率理論的諧波電流、無功電流（ip-iq)檢 測方法或p-q檢測方法，完成對諧波的檢測處理。
[0014] 進一步地，步驟（3)中，電壓取樣才去PLL鎖相環(huán)檢測電壓相位信息。
[0015] 進一步地，計算瞬時有功電流和瞬時無功電流iq的ip-iq檢測方法包括如下步 驟：
[0016] a.采集電網(wǎng)電壓的相位信息；
[0017] b.根據(jù)相位信息算出相應的正弦信號sin ω t余弦信號-cos ω t，相位信息可有鎖 相環(huán)得到；
[0018] c.計算出瞬時有功ip，瞬時無功iq，
[0019] d. ip、iq經(jīng)過低通濾波器濾波后得到他們的直流分量$ .Π
[0020] e.計算出形影的基波電流iaf、ibf、icf;
[0021 ] f.三相電流減去三相幾波電流得到三相諧波電流iaf、ibh、ich。
[0022] 進一步地，通過ip-iq檢測方法對電網(wǎng)的諧波進行檢測，從而獲取瞬時有功電流 和瞬時無功電流。
[0023] 進一步地，p_q檢測方法包括如下步驟：
[0024] 1)獲取電網(wǎng)電壓的相位信息；
[0025] 2)根據(jù)相位信息算出相應的正弦信號sin cot和余弦信號-coscot ;
[0026] 3)計算出瞬時有功ip、瞬時無功iq ;
[0027] 4) ip、iq經(jīng)過低通濾波器濾波后得到他們的直流分量；
[0028] 5)計算出三相基波電流；
[0029] 6)三相電流減去三相基波電流得到諧波電流，從而達到檢測諧波的目的。
[0030] 進一步地，步驟d中ip 1 ip是由三相基波電流產(chǎn)生，步驟e中經(jīng)過反變換進行 計算。
[0031] 進一步地，步驟1)中相位通過鎖相環(huán)得到，步驟3)中根據(jù)瞬時無功功率理論計 算，步驟4)中直流分量是有三相基波電流產(chǎn)生的，步驟5)中對直流分量進行反變換計算出 三相基波電流。
[0032] 與目前現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明在傳統(tǒng)PLL鎖相環(huán)檢測電壓相位信息的電壓取樣環(huán) 節(jié)前通過傳感器以及DSP對電網(wǎng)電壓進行畸變檢測然后進行預處理，進而解決當電源電壓 存在畸變時，鎖相環(huán)檢測到的相位不是電壓正序分量的相位而導致不能準確的獲得基波正 序有功電流的問題。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明的方案流程圖。
[0034] 圖2為ip-iq諧波檢測方法原理圖。
【具體實施方式】
[0035] 下面根據(jù)附圖對本發(fā)明進行詳細描述，其為本發(fā)明多種實施方式中的一種優(yōu)選實 施例。
[0036] 參照圖1，在一個優(yōu)選實施例中，電網(wǎng)電壓通過傳感器以及DSP處理器檢測到是否 存在畸變現(xiàn)象，并對檢測到的畸變現(xiàn)象進行預處理，然后對電壓進行取樣，得到與電網(wǎng)電壓 同步的方波信號，作為鑒相器的輸入。通過鑒相器，低通濾波和函數(shù)發(fā)生器組成一個鎖相環(huán) 電路。當環(huán)路鎖定時，輸出正弦波與電網(wǎng)電壓同步。優(yōu)選通過ip-iq檢測方法即瞬時無功 功率理論的諧波檢測方法，完成對諧波的檢測處理。
[0037] 以瞬時無功功率理論為基礎(chǔ)的諧波電流、無功電流的檢測方法有兩種：一種是計 算瞬時有功功率P和瞬時無功功率q的P_q法，另一種是計算瞬時有功電流和瞬時無功電 流iq的ip-iq法。ip-iq諧波檢測法實際是由p-q檢測法派生出來的一種方法。圖2是 ip-iq諧波檢測方法的原理框圖，這種方法需要用到電網(wǎng)電壓的相位信息，根據(jù)相位信息算 出相應的正弦信號sin ω t余弦信號-cos ω t，相位信息可有鎖相環(huán)得到。根據(jù)瞬時無功功 率理論，能夠計算出瞬時有功ip，瞬時無功iq、ip、iq經(jīng)過低通濾波器濾波后可以能夠得到 他們的直流分量這里的是由三相基波電流產(chǎn)生的，因此他們經(jīng)過 反變換，可以計算出形影的基波電流iaf、ibf、U，三相電流減去三相幾波電流就可以得到三 相諧波電流iaf、ibh、U。
[0038] 通過ip-iq檢測方法對電網(wǎng)的諧波進行檢測，從而獲取瞬時有功電流和瞬時無功 電流。ip-iq檢測方法實際上是有P-q檢測方法演變而來的，這種方法需要獲取電網(wǎng)電壓 的相位信息，根據(jù)相位信息算出相應的正弦信號sin ω t和余弦信號-cos ω t，這里相位的 獲取就是通過鎖相環(huán)得到，根據(jù)瞬時無功功率理論，能夠計算出瞬時有功ip、瞬時無功iq， ip、iq經(jīng)過低通濾波器濾波后可以能夠得到他們的直流分量，這里的直流分量是有三相基 波電流產(chǎn)生的，因此對直流分量進行反變換可以計算出三相基波電流，三相電流減去三相 基波電流就可以得到諧波電流，從而達到檢測諧波的目的。這里通過傳感器檢測電網(wǎng)電壓 通過DSP處理器，獲取電網(wǎng)電壓信號是否發(fā)生畸變，如果發(fā)生畸變要對電網(wǎng)電壓進行預處 理，得到與電網(wǎng)電壓同步的方波信號，作為鑒相器的輸入。通過鑒相器，低通濾波和函數(shù)發(fā) 生器組成一個鎖相環(huán)電路。當環(huán)路鎖定時，輸出正弦波與電網(wǎng)電壓同步。
[0039] 上面結(jié)合附圖對本發(fā)明進行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實現(xiàn)并不受上述方式 的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進行的各種改進，或未經(jīng)改進直接應用 于其它場合的，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種改進的諧波檢測方法，其特征在于，包括如下步驟： (1) 電網(wǎng)電壓檢測是否存在畸變現(xiàn)象； (2) 當檢測到畸變現(xiàn)象時，對檢測到的畸變現(xiàn)象進行預處理； (3) 對電壓進行取樣； (4) 步驟（3)中得到的與電網(wǎng)電壓同步的方波信號，作為鑒相器的輸入； (5) 通過鑒相器，低通濾波和函數(shù)發(fā)生器組成一個鎖相環(huán)電路。2. 如權(quán)利要求1所述的改進的諧波檢測方法，其特征在于，步驟⑴中，電網(wǎng)電壓通過 傳感器以及DSP處理器進行畸變現(xiàn)象的檢測。3. 如權(quán)利要求1和2所述的改進的諧波檢測方法，其特征在于，當環(huán)路鎖定時，輸出正 弦波與電網(wǎng)電壓同步。4. 如權(quán)利要求1-3中任一項所述的改進的諧波檢測方法，其特征在于，步驟（1)中，采 用瞬時無功功率理論的諧波電流、無功電流（ip-iq)檢測方法或ρ-q檢測方法，完成對諧波 的檢測處理。5. 如權(quán)利要求1-4中任一項所述的改進的諧波檢測方法，其特征在于，步驟（3)中，電 壓取樣才去PLL鎖相環(huán)檢測電壓相位信息。6. 如權(quán)利要求4所述的改進的諧波檢測方法，其特征在于，計算瞬時有功電流和瞬時 無功電流iq的ip-iq檢測方法包括如下步驟： a. 采集電網(wǎng)電壓的相位信息； b. 根據(jù)相位信息算出相應的正弦信號sin ω t余弦信號-cos ω t，相位信息可有鎖相環(huán) 得到； c. 計算出瞬時有功ip，瞬時無功iq， d. ip、iq經(jīng)過低通濾波器濾波后得到他們的直流分量·^、1^·; e. 計算出形影的基波電流:^、:^、:^; f. 三相電流減去三相幾波電流得到三相諧波電流iaf、ibh、ich。7. 如權(quán)利要求4和6所述的改進的諧波檢測方法，其特征在于，通過ip-iq檢測方法對 電網(wǎng)的諧波進行檢測，從而獲取瞬時有功電流和瞬時無功電流。8. 如權(quán)利要求4所述的改進的諧波檢測方法，其特征在于，p-q檢測方法包括如下步 驟： 1) 獲取電網(wǎng)電壓的相位信息； 2) 根據(jù)相位信息算出相應的正弦信號sincot和余弦信號-coscot ; 3) 計算出瞬時有功ip、瞬時無功iq ; 4. ip、iq經(jīng)過低通濾波器濾波后得到他們的直流分量； 5) 計算出三相基波電流； 6) 三相電流減去三相基波電流得到諧波電流，從而達到檢測諧波的目的。9. 如權(quán)利要求6和7所述的改進的諧波檢測方法，其特征在于，步驟d中i?是 由三相基波電流產(chǎn)生，步驟e中經(jīng)過反變換進行計算。10. 如權(quán)利要求8所述的改進的諧波檢測方法，其特征在于，步驟1)中相位通過鎖相環(huán) 得到， 步驟3)中根據(jù)瞬時無功功率理論計算，步驟4)中直流分量是有三相基波電流產(chǎn)生的， 步驟5)中對直流分量進行反變換計算出三相基波電流。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改進的諧波檢測方法，包括如下步驟：電網(wǎng)電壓檢測是否存在畸變現(xiàn)象；當檢測到畸變現(xiàn)象時，對檢測到的畸變現(xiàn)象進行預處理；對電壓進行取樣；得到的與電網(wǎng)電壓同步的方波信號，作為鑒相器的輸入；通過鑒相器，低通濾波和函數(shù)發(fā)生器組成一個鎖相環(huán)電路。本發(fā)明在傳統(tǒng)PLL鎖相環(huán)檢測電壓相位信息的電壓取樣環(huán)節(jié)前通過傳感器以及DSP對電網(wǎng)電壓進行畸變檢測然后進行預處理，進而解決當電源電壓存在畸變時，鎖相環(huán)檢測到的相位不是電壓正序分量的相位而導致不能準確的獲得基波正序有功電流的問題。
【IPC分類】G01R23/16
【公開號】CN105353214
【申請?zhí)枴緾N201510976206
【發(fā)明人】江明, 王元, 高文根, 田震, 王宗躍, 陳亞新
【申請人】安徽工程大學
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年12月22日