復(fù)雜電網(wǎng)下無(wú)功及諧波電流檢測(cè)算法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種復(fù)雜電網(wǎng)下無(wú)功及諧波電流檢測(cè)算法，是一種基于自反饋復(fù)系數(shù) 濾波解耦網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)電流檢測(cè)算法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，由于非線性負(fù)載的增加，產(chǎn)生大量諧波和無(wú)功污染危害電網(wǎng)。要想保證電 網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，需要快速、準(zhǔn)確檢測(cè)出諧波和無(wú)功電流，使用補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。 現(xiàn)有的諧波和無(wú)功電流檢測(cè)方法主要有基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的電流檢測(cè)法、快速傅里葉 變換電流檢測(cè)法、基于小波變換電流檢測(cè)法等。目前，基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的電流檢測(cè)法 應(yīng)用最為廣泛。
[0003] 基于瞬時(shí)無(wú)功功率理論的電流檢測(cè)算法主要有：p-q法，ip-iq法。這些算法在三 相電網(wǎng)對(duì)稱無(wú)畸變時(shí)均能準(zhǔn)確檢測(cè)出基波電流分量，但在三相電壓不平衡、頻率突變、含諧 波等復(fù)雜電網(wǎng)情況下，檢測(cè)結(jié)果就會(huì)出現(xiàn)較大偏差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明目的是針對(duì)上述已有技術(shù)存在的缺陷提供一種復(fù)雜電網(wǎng)下無(wú)功及諧波電 流檢測(cè)算法；此算法是一種基于復(fù)系數(shù)濾波器正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)的自適應(yīng)電流檢測(cè)法，由于 鎖相環(huán)采用了自反饋復(fù)系數(shù)濾波正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)、頻率反饋及相位反饋，可在復(fù)雜電網(wǎng)情 況下準(zhǔn)確跟蹤電壓基波正序分量相序，實(shí)現(xiàn)精確鎖相；由于電流濾波也采用了自反饋復(fù)系 數(shù)濾波正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)，濾波后的電流可以更精確的實(shí)現(xiàn)電流正負(fù)序分離。此電流檢測(cè)法 可在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱、有諧波畸變及頻率突變等情況下實(shí)現(xiàn)電流信號(hào)的準(zhǔn)確檢測(cè)。
[0005] 本發(fā)明所采用的技術(shù)解決方案是：一種復(fù)雜電網(wǎng)下無(wú)功及諧波電流檢測(cè)算法，包 括以下步驟： 步驟1 :首先將三相電壓和三相負(fù)載電流進(jìn)行Clarke坐標(biāo)變換，得到:?坐標(biāo)系下的電 壓信號(hào)和電流信號(hào)_、麵； 步驟2:將^坐標(biāo)系下的電壓信號(hào)送入電壓正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)得到電壓正序分 量、._著％￥和負(fù)序分量、礙^ ; 步驟3 :將電壓正序分量_1、薄、:送入Park變換得到dq坐標(biāo)系下的分量麵 ，_|通過(guò)PID調(diào)節(jié)得到頻率估計(jì)值％經(jīng)過(guò)積分1/s得到相位信息，消除了負(fù)序分量對(duì) 鎖相的影響；將鎖相得到的電網(wǎng)電壓頻率分別反饋至電壓和電流解耦網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)電壓鎖 相和電流檢測(cè)頻率自適應(yīng)；鎖相得到的g反饋至Park變換，實(shí)現(xiàn)相位的精確鎖相，將鎖相得 到的蒙送入正余弦發(fā)生器； 步驟4:將a/?坐標(biāo)系下的電流信號(hào)_送入解耦網(wǎng)絡(luò)提取電流正序分量 然后送入C矩陣，與正余弦發(fā)生器所產(chǎn)生的信號(hào)進(jìn)行計(jì)算得到基波電流有功分量觀和無(wú)功 分量4，再將i'、L送入反變換矩陣D即可得到基波電流，將負(fù)載電流與基波電流相減可得 諧波電流；斷開Ip，僅將Iq送入矩陣D可得到基波無(wú)功電流；斷開Iq，僅將Ip進(jìn)行反變換 即可得到基波有功電流，再將負(fù)載電流與基波有功電流相減可得到諧波和基波無(wú)功電流之 和； 步驟5 :當(dāng)系統(tǒng)僅要求檢查諧波電流時(shí)，可去掉旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，直接將經(jīng)解耦濾波網(wǎng)絡(luò) 提取出的/%、/>進(jìn)行Clarke反變換即可獲得基波電流，將負(fù)載電流與基波電流相減可 得諧波電流，使檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。
[0006] 步驟2和步驟4中的電壓與電流的解耦網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)相同，以電壓解耦網(wǎng)絡(luò)為例，采用 的復(fù)系數(shù)正序?yàn)V波器的傳遞函數(shù)為：
式中？！為電網(wǎng)電壓的基波角頻率，養(yǎng):為正序?yàn)V波器的截止頻率； 復(fù)系數(shù)負(fù)序?yàn)V波器的傳遞函數(shù)為：
式中_為電網(wǎng)電壓的基波角頻率，為負(fù)序?yàn)V波器的截止頻率。
[0007] 坐標(biāo)系下的電壓信號(hào)_^、|^經(jīng)過(guò)正負(fù)序復(fù)系數(shù)濾波器解耦之后，所得輸出 之和_| #1|反饋至電壓信號(hào)處相減，同時(shí)兩個(gè)輸出分別自反饋至正負(fù)序?yàn)V波器的輸入 端，實(shí)現(xiàn)電壓信號(hào)正負(fù)序解耦。
[0008] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)和顯著進(jìn)步：本 發(fā)明提出了一種基于復(fù)系數(shù)正負(fù)序?yàn)V波器的自反饋正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)，將電壓和電流信號(hào)分 別進(jìn)行正負(fù)序解耦，以消除負(fù)序分量對(duì)電壓鎖相及電流檢測(cè)的影響；由于鎖相環(huán)采用了自 反饋復(fù)系數(shù)濾波正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)、頻率反饋及相位反饋，可在復(fù)雜電網(wǎng)情況下準(zhǔn)確跟蹤電 壓基波正序分量相序，實(shí)現(xiàn)精確鎖相；由于電流濾波正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)中的基波角頻率A是 電壓鎖相環(huán)提供的自適應(yīng)頻率，可消除電網(wǎng)電壓頻率變化所產(chǎn)生的測(cè)量誤差；當(dāng)系統(tǒng)僅要 求檢測(cè)諧波電流時(shí)，可去掉旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)C矩陣變換，直接將經(jīng)解耦網(wǎng)絡(luò)提取出的進(jìn)行 Clarke反變換即可獲得基波電流，將負(fù)載電流與基波電流相減可得諧波電流。從而使檢測(cè) 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大大簡(jiǎn)化，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度。本發(fā)明可以在電網(wǎng)電壓不平衡、含諧波、頻率突 變等復(fù)雜情況下快速準(zhǔn)確檢測(cè)出負(fù)載電流信息。
【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1為復(fù)雜電網(wǎng)下無(wú)功及諧波電流檢測(cè)方法原理框圖。
[0010] 圖2為簡(jiǎn)化后的復(fù)雜電網(wǎng)下諧波電流檢測(cè)方法原理框圖。
[0011] 圖3為基于復(fù)系數(shù)濾波器的自反饋正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)。
[0012] 圖4為三相電壓不平衡且含諧波情況下檢測(cè)出的基波電流波形。
[0013] 圖5為三相電壓不平衡且含諧波情況下檢測(cè)出的基波電流頻譜圖。
[0014] 圖6為三相電壓頻率突變且含諧波情況下檢測(cè)出的基波波形。
[0015] 圖7為三相電壓頻率突變且含諧波情況下檢測(cè)出的基波頻譜圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步詳細(xì)具體的說(shuō)明。
[0017] 本發(fā)明的核心思想是：電壓鎖相環(huán)和電流濾波均采用了一種基于復(fù)系數(shù)正負(fù)序?yàn)V 波器的自反饋正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)，以消除電網(wǎng)電壓不平衡時(shí)產(chǎn)生的負(fù)序分量；電流濾波正負(fù) 序解耦網(wǎng)絡(luò)中的基波角頻率咚是電壓鎖相環(huán)提供的自適應(yīng)頻率，可消除電網(wǎng)電壓頻率變 化所產(chǎn)生的電流信號(hào)測(cè)量誤差。
[0018] 圖1為復(fù)雜電網(wǎng)下無(wú)功及諧波電流檢測(cè)方法原理框圖，其步驟如下： 步驟1:設(shè)三相負(fù)載電流檢測(cè)電路檢測(cè)得到的三相負(fù)載電流?aj可以表示為：
上述式中包含基波正序電流、基波負(fù)序電流、n次諧波正序電流、n次諧波負(fù)序電流。 式中_為基波電流角頻率，;1? :1?和、表《分別為各次電流正序和負(fù)序有效值及初相 角。將三相負(fù)載電流經(jīng)過(guò)Clarke變換得到a/?坐標(biāo)系下的電流信號(hào)黑、_ ;
:1、||送入正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)完全提取出正序分量
[0019] 步驟2 :設(shè)三相電網(wǎng)電壓不平衡且含諧波輸入信號(hào)_、:、_可以表示為：
其中，灣分別為正序電壓幅值、頻率和相位％、么分別為負(fù)序電壓幅 值、頻率和相位。E^s、1^、^%分別為諧波電壓。將三相電壓經(jīng)過(guò)Clarke變換得到坐 標(biāo)系下的電壓信號(hào);
將a#坐標(biāo)系下的電壓信號(hào)q、[、送入電壓正負(fù)序解耦網(wǎng)絡(luò)得到電壓正