三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流檢測(cè)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流的檢測(cè)方法，其特征在于：包括以下步驟：步驟（1）：進(jìn)行鎖相，獲取基波正序電壓的相位θ+（ω0t）；步驟（2）：進(jìn)行n次諧波正序分量的檢測(cè)；步驟（3）：進(jìn)行n次諧波負(fù)序分量的檢測(cè)；步驟（4）：進(jìn)行n次諧波零序分量的檢測(cè)；步驟（5）：進(jìn)行無功電流的檢測(cè)。本發(fā)明提供的一種三相四線制系統(tǒng)任意次諧波和無功電流的檢測(cè)方法，基于n次諧波的坐標(biāo)變換及低通濾波技術(shù)（LPF），并考慮了零序電流檢測(cè)的特殊性；采用一種閉環(huán)的鎖相方法，保證鎖相的準(zhǔn)確性，從而為坐標(biāo)變換提供可靠的相位，該方法物理概念清晰，實(shí)現(xiàn)方式簡單，適用范圍廣，檢測(cè)準(zhǔn)確性較高且實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種三相四線制系統(tǒng)任意次諧波和無功電流的檢測(cè)方法，可以在三相電壓不對(duì)稱非正弦的情況下，檢測(cè)出三相四線制系統(tǒng)中的任意次諧波的正序、負(fù)序、零序分量及無功電流，該方法同樣適用于三相三線制系統(tǒng)的檢測(cè)，屬于電力技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]由于非線性負(fù)載和感應(yīng)電機(jī)的大量應(yīng)用，工業(yè)用戶普遍存在諧波污染嚴(yán)重、功率因數(shù)較低等問題。三相四線制有源濾波器(APF)可以進(jìn)行用于諧波治理和無功補(bǔ)償，而諧波及無功電流檢測(cè)的準(zhǔn)確性是APF能夠進(jìn)行諧波和無功精確補(bǔ)償?shù)那疤岷完P(guān)鍵。目前，基于瞬時(shí)無功功率理論的p-q法和ip-1q法應(yīng)用最為普遍，效果也較好。然而，P_q法在系統(tǒng)電壓非正弦情況下存在較大的檢測(cè)誤差，ip-1q法不能檢測(cè)電流中的無功分量且僅適用于三相三線制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種可以在系統(tǒng)電壓不對(duì)稱、非正弦的情況下，檢測(cè)三相電流中存在的任意次諧波的正序、負(fù)序、零序分量及無功電流，該方法基于η次諧波的坐標(biāo)變換及低通濾波技術(shù)(LPF)，并考慮了零序電流檢測(cè)的特殊性；該方法采用一種閉環(huán)的鎖相方法，可以在三相電壓不對(duì)稱、非正弦的情況下，保證鎖相的準(zhǔn)確性，從而為坐標(biāo)變換提供可靠的 相位，該方法物理概念清晰，實(shí)現(xiàn)方式簡單，適用范圍廣，檢測(cè)準(zhǔn)確性較高且實(shí)用性強(qiáng)。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0005]三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流檢測(cè)方法，包括以下步驟:
[0006]步驟(1):通過鎖相環(huán)獲取電網(wǎng)電壓基波正序電壓分量的相位Θ+ (c^t):三相電網(wǎng)電壓ua、ub、u。經(jīng)過CLARK變換和PARK變換后，得到d軸電壓分量Ud和q軸電壓分量Uq ；基波正序電壓分量在d軸和q軸上表現(xiàn)為直流量，而基波負(fù)序電壓分量和其它次諧波分量
在d軸和q軸上表現(xiàn)為交流量；Uq經(jīng)過低通濾波器(LPF)濾除交流量，得到直流量< ;1<與
目標(biāo)值O的誤差信號(hào)err經(jīng)過PI控制器輸出相位的修正量θ θ 與Qtl之和即為鎖相
環(huán)的輸出θ*，Θ,作為PARK變換的參考相位，<的大小反映相位誤差的大小，若
PI控制器將不斷地修正θε?的值，達(dá)到穩(wěn)態(tài)后 < 等于0，鎖相環(huán)的輸出Θ,等于電網(wǎng)電壓
基波正序電壓分量的相位θ+ ( ω0?)°
[0007]所述步驟(1)具體包括如下步驟:
[0008]步驟(1-1):電網(wǎng)電壓的合成矢量沿A-B-C方向以額定角速度旋轉(zhuǎn)；汐從t=0時(shí)
刻開始旋轉(zhuǎn)的角度Θ ^即為基波正序分量的相位，SP
[0009]
【權(quán)利要求】
1.三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流檢測(cè)方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟(1):通過鎖相環(huán)獲取電網(wǎng)電壓基波正序電壓分量的相位Θ+ (COcit):三相電網(wǎng)電壓ua、ub、u。經(jīng)過CLARK變換和PARK變換后，得到d軸電壓分量Ud和q軸電壓分量Uq ;基波正序電壓分量在d軸和q軸上表現(xiàn)為直流量，而基波負(fù)序電壓分量和其它次諧波分量在d軸和q軸上表現(xiàn)為交流量經(jīng)過低通濾波器濾除交流量，得到q軸直流量“ < 與目標(biāo)值O的誤差信號(hào)err經(jīng)過PI控制器輸出相位的修正量θ θ 與Qtl之和即為鎖相環(huán)的輸出Θ *，Θ *作為PARK變換的參考相位，u+q的大小反映相位誤差的大小，若# ()，PI控制器將不斷地修正的值，達(dá)到穩(wěn)態(tài)后〃；于0，鎖相環(huán)的輸出Θ,等于電網(wǎng)電壓基波正序電壓分量的相位θ+ ( ω0?)； 步驟(2):將abc靜止坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為以角速度Iicoci沿a_b_c方向旋轉(zhuǎn)的dq坐標(biāo)系,通過正序dq變換矩陣、負(fù)序dq變換矩陣、傅立葉變換和基波正序dq變換矩陣進(jìn)行η次諧波正序分量、負(fù)序分量、零序分量或者無功電流的檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流檢測(cè)方法，其特征在于:所述步驟(1)具體包括如下步驟: 步驟(1-1):電網(wǎng)電壓的合成矢量沿a-b-c方向以額定角速度旋轉(zhuǎn).’ ?從t=0時(shí)刻開始旋轉(zhuǎn)的角度Θ ^即為基波正序分量的相位，gp
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流檢測(cè)方法，其特征在于，所述η次諧波正序分量檢測(cè)方法包括以下步驟: 三相電流ia、ib、i。經(jīng)過正序dq變換矩陣為UU的η次諧波的正序dq變換，得到d軸和q軸上的正序電流分量idn+、iqn+，如式(I):
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流檢測(cè)方法，其特征在于，所述η次諧波負(fù)序分量的檢測(cè)包括以下步驟: 三相電流ia、ib、i。經(jīng)過負(fù)序dq變換矩陣為T:—lkl的n次諧波的負(fù)序dq變換，得到d軸和q軸上的負(fù)序電流分量idn-和iqn_，如式(5):
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流檢測(cè)方法，其特征在于，所述η次諧波零序分量的檢測(cè)包括以下步驟:abc三相電流ia、ib、i。的正序、負(fù)序分別對(duì)稱、零序分量相等，即(ia+ib+ie)/3 = ia0 = ib0 = ie(l,等于abc三相中任意相上所有次諧波零序分量之和；令待檢測(cè)信號(hào)x(t)表示待檢測(cè)信號(hào)零序電流分量，即x(t) = ia(l，檢測(cè)信號(hào)X⑴與參考正弦信號(hào)sinnc^t和余弦信號(hào)cosnc^t作乘法,得到xd(t)和xq(t),如以下式(9)、式(10)所示:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相四線制系統(tǒng)任意次諧波分量和無功電流檢測(cè)方法，其特征在于，所述無功電流的檢測(cè)方法包括以下步驟:三相電流ia、ib、i。經(jīng)過基波正序dq變換矩陣為的基波正序dq變換，得到d軸和q軸上的電流idl+和iql+，如式(14):
【文檔編號(hào)】G01R19/00GK103777076SQ201410037919
【公開日】2014年5月7日 申請(qǐng)日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】梁營玉, 劉建政, 許杏桃, 王一, 楊奇遜 申請(qǐng)人:國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 清華大學(xué), 華北電力大學(xué), 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院