一種克服頻率攝動的電壓基波分量檢測方法
【專利摘要】一種克服頻率攝動的電壓基波分量檢測方法，涉及電壓基波分量的檢測技術。它為了解決現有滑窗迭代傅里葉分析檢測電壓分量方法測量精度低的問題。本發(fā)明根據存在頻率偏差的電壓信號的表達式，通過時域到復頻域的變換，得到相位誤差與頻率偏差之間的代數關系式，根據該代數關系式、當前相位信息以及一個工頻周期前的相位信息計算出頻率偏差，最后根據該頻率偏差得到電壓基波分量。電網無諧波時，頻率測量精度在10-4Hz以內，相位測量精度更在10-3度以內；有諧波時頻率測量精度在0.01Hz以內，相位測量精度在0.1度以內，能夠滿足實際需要。系統頻率實時變化時仍能表現出良好的動態(tài)和穩(wěn)態(tài)特性。本發(fā)明適用于可再生能源并網逆變器和電能質量治理裝置。
【專利說明】一種克服頻率攝動的電壓基波分量檢測方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及信號處理領域，具體涉及一種電壓基波分量的檢測方法。
【背景技術】
[0002]電網電壓基波的幅值、相角及頻率是可再生能源并網逆變器和電能質量治理裝置等正常運行的必要信息，研究電網電壓基波分離算法具有重要的實用價值。以有源濾波器(APF)為例，為了實現全部或選擇性地補償配電網中的無功、諧波和不平衡分量的目的，必須準確地檢測出電網電壓的幅值與相位，以便于APF進行精確的電流和功率控制。這部分工作通常是由鎖相環(huán)完成的，只需對電網A相電壓進行鎖相，即可獲得與A相電壓同步的相位信息，進而可以利用基于瞬時功率理論的檢測方法獲得無功及諧波信息。
[0003]鎖相環(huán)大體分為硬件實現和軟件實現兩類。硬件實現的鎖相環(huán)易受信號的高頻尖峰影響，產生虛假的過零信號；軟件鎖相技術近年來發(fā)展迅速，不但可以節(jié)省硬件成本，而且精度很高，實現算法也較為簡單。然而，軟件鎖相的各種算法都存在一些各自的缺點，如動態(tài)響應慢、在電壓畸變不對稱情況下精度較低等。
[0004]基于滑窗離散傅里葉分析的電網相量同步檢測技術是傳統意義鎖相環(huán)的代替方法，該方法是開環(huán)的，具有良好的穩(wěn)定性，并且對電壓諧波不敏感，在電網條件惡劣的情況下仍有很高的精度。然而，這種做法需要在每個采樣點對過去的一周期信號進行離散傅里葉變換，運算量過大，限制了采樣頻率的提高。此時，采用滑窗迭代算法就可以很好地克服該問題。當信號為額定頻率時，系統處于同步采樣狀態(tài)，此時滑窗迭代傅里葉變換計算得到的相量信息是準確的。然而，實際的電力系統電壓頻率總會存在一定程度的波動，這種情況為非同步采樣，此時得到的電網相量不論在幅值上還是在相位上都將存在誤差。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明目的是為了解決現有滑窗迭代傅里葉分析檢測電壓分量方法不能克服頻率攝動誤差以及累積誤差，導致測量精度低的問題，提供了一種克服頻率攝動的電壓基波分量檢測方法。
[0006]本發(fā)明所述的一種克服頻率攝動的電壓基波分量檢測方法由以下步驟實現:
[0007]步驟一，根據存在頻率偏差的電壓信號的表達式，通過時域到復頻域的變換，得到相位誤差Af與頻率偏差Λ δ之間的代數關系式:
[0008]
【權利要求】
1.一種克服頻率攝動的電壓基波分量檢測方法，其特征在于，該方法由以下步驟實現: 步驟一，根據存在頻率偏差的電壓信號的表達式，通過時域到復頻域的變換，得到相位誤差與頻率偏差Λ δ之間的代數關系式:
2.根據權利要求1所述的一種克服頻率攝動的電壓基波分量檢測方法，其特征在于，步驟一中，獲得相位誤差與頻率偏差之間的代數關系式的具體過程為: 電網電壓信號u(t)表示為:
3.根據權利要求2所述的一種克服頻率攝動的電壓基波分量檢測方法，其特征在于，步驟二中，獲得頻率偏差的具體過程為: 測量相差一個額定工頻周期的兩個電壓T與Urtl的相位差，將相位差定義在(_π，π)的區(qū)間內，利用式(6)得到公式⑶和公式(9):
4.根據權利要求3所述的一種克服頻率攝動的電壓基波分量檢測方法，其特征在于，步驟三中，獲得電壓基波相位信息的具體過程為: 首先生成基頻正交系單位參考信號cos (ω t)以及sin (ω t)，第r次采樣對應的時刻t=0.02+(r-l)Ts, Ts為采樣周期，對于輸入離散序列，在第r次采樣對應的時刻做滑窗迭代傅里葉變換，得到:
【文檔編號】G01R25/00GK104020350SQ201410283390
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權日:2014年6月23日
【發(fā)明者】武健, 徐殿國, 何崇飛 申請人:哈爾濱同為電氣股份有限公司