專利名稱：一種用于電網(wǎng)相位角跟蹤的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力供電技術(shù)，尤其是涉及一種用于電網(wǎng)相位角跟蹤的方法。
背景技術(shù)：
目前，電網(wǎng)相序及相角檢測大多采用硬件鎖相環(huán)和軟件鎖相環(huán)方法，硬件鎖相環(huán)一般采用電網(wǎng)電壓過零點(diǎn)跟蹤電網(wǎng)頻率，而后用倍頻鎖相電路計(jì)算電網(wǎng)相位角。軟件鎖相環(huán)亦是基于捕獲硬件鎖相中過零點(diǎn)脈沖，然后進(jìn)行一系列鎖相計(jì)算，而電網(wǎng)電壓在過零點(diǎn)附近，容易受到干擾，有重復(fù)過零現(xiàn)象發(fā)生，而采用滯環(huán)比較電路雖然避免了重復(fù)過零，卻又帶來了過零點(diǎn)檢測不準(zhǔn)確的問題。近來，由于高速信號處理器的發(fā)展，計(jì)算速度越來越快，而成本又不斷下降，那么進(jìn)行復(fù)雜的三角正余弦、正切、反正切計(jì)算已經(jīng)可行。由于電網(wǎng)是一個(gè)頻率微變，而三相電壓又不是理想的正弦波，尤其在工業(yè)環(huán)境中，大量容性、感性負(fù)載及二極管、晶間管整流負(fù)載影響下，電網(wǎng)波形會發(fā)生一定的畸變，導(dǎo)致簡單的三角運(yùn)算并不能精確地計(jì)算電網(wǎng)的相角及頻率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于采用一種繪制包絡(luò)線的方法來約束電網(wǎng)相角，進(jìn)而可求出電網(wǎng)的周期及頻率。為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提出一種用于電網(wǎng)相位角跟蹤的方法，該方法包括步驟1)采集電網(wǎng)三相相電壓，得到三相電壓瞬時(shí)值；2)根據(jù)3/2變換，得到電網(wǎng)電壓在兩相靜止坐標(biāo)下分量仏，…；3)用反正切變換，求出電網(wǎng)瞬時(shí)相角；4)求出即時(shí)步長值，Δ θ = θ r θ η ;5)當(dāng)I Δ θ I >4π/3時(shí)，求出此工頻周期內(nèi)相位步長es = Τ/Κ6)確定上下包絡(luò)線Lh⑴=6sXi+0s/3,LL(i) = 0sXi_0s/3 ；7)在 LH(i)彡 θ (i)彡 Ll (i)，令 θ (i)為真實(shí)值；當(dāng)θ (i) >LH(i)Jl|^LH(i)為真實(shí)值；當(dāng)θ (i)為真實(shí)值。本發(fā)明的上述方法能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的相角及頻率進(jìn)行精確地計(jì)算。


圖1包絡(luò)線LH，k的示意圖;圖2是本發(fā)明電網(wǎng)相位角跟蹤流程圖。其中，Ua、Ub和U。分別是a相電壓、b相電壓和c相電壓，ea和ee分別是和α軸電壓和β軸電壓；i為采集次數(shù)；θ i為第i次相位角；Δ θ為即時(shí)相位步長，θ s為相位角步長；T為電網(wǎng)周期；TS為采集周期；L1^i)為上包絡(luò)線；LJi)為下包絡(luò)線。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。利用微處理器采集經(jīng)過調(diào)理電路處理過的電網(wǎng)三相相電壓，并將其轉(zhuǎn)化數(shù)字量， 得到Ua、Ub和Uc三相瞬時(shí)值，根據(jù)電機(jī)控制理論中經(jīng)典的3/2變換，得到Ua，U0變換陣；
「π「1 1 1 ][ul
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L J τ -了」H再利用反正切變換，求出電網(wǎng)瞬時(shí)相角O1 =Qcrtan1^-
υ β本發(fā)明采用繪制包絡(luò)線的方法來約束電網(wǎng)相角，進(jìn)而可求出電網(wǎng)的周期及頻率。 圖1是包絡(luò)線LH，k的示意圖。根據(jù)圖2所示電網(wǎng)相位角跟蹤流程具體繪制包絡(luò)線的方法如下其中，采樣周期設(shè)為20K，那么對應(yīng)每個(gè)工頻周期(50Hz左右)有400個(gè)左右的采樣點(diǎn)，采樣點(diǎn)足以準(zhǔn)確地繪制出包絡(luò)線Lh, K。首先由上述兩個(gè)變換公式得到電網(wǎng)相角瞬時(shí)值，求出即時(shí)相位步長值，Δ θ = Qi-θ η，如果一旦I Δ θ I >4π/3，此時(shí)定義為電網(wǎng)的相角為0，從此時(shí)開始計(jì)數(shù)，直到下一次I Δ θ I >4π/3，這時(shí)采集了一個(gè)完整的工頻周期。由此，根據(jù)一個(gè)工頻采集次數(shù)K和采集周期Ts可以計(jì)算出工頻周期T = K*Ts，那么相臨兩個(gè)采樣周期中，角度差I(lǐng) Δ θ I應(yīng)與2π/Κ相接近。在新的工頻周期中，采用上一周期中所計(jì)算的步長Θ3 = 2π/Κ，那么，LH(i) = θ3 . i+0s/3,Ll(i) = θ s · i_ θ s/3在最新得到的角度瞬時(shí)值θ (i)中，如果Lh⑴》θ (i) >LL(i)，則認(rèn)為θ (i)為真實(shí)值，如果θ (i) >LH(i)J|^LH(i)為真實(shí)值，如果θ (i) <Ll(D，則令為真實(shí)值。由于電網(wǎng)頻率相對較穩(wěn)定，即使波形發(fā)生畸變，也可將相角穩(wěn)定地預(yù)測，不致于導(dǎo)致計(jì)算出現(xiàn)較大波動(dòng)。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明， 凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種用于網(wǎng)相位角跟蹤的方法，其特征在于包括步驟1)采集電網(wǎng)三相相電壓，得到三相電壓瞬時(shí)值；2)根據(jù)3/2變換，得到電網(wǎng)電壓在兩相靜止坐標(biāo)下分量仏，…；3)用反正切變換，求出電網(wǎng)瞬時(shí)相角；4)求出即時(shí)步長值，Δθ = θ r θ η ;5)當(dāng)|Δθ I >4π/3時(shí)，求出此工頻周期內(nèi)相位步長9s = Τ/Κ6)確定上下包絡(luò)線Lh(i)= 6sXi+0s/3,LL(i) = esXi_0s/3 ；7)在LH(i)彡θ(i) > Ll⑴，令θ (i)為真實(shí)值； 當(dāng) θ (i) >LH(i)Ji|^LH(i)為真實(shí)值；當(dāng)θ (i) <1^(1)，則令1^(1)為真實(shí)值。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于電網(wǎng)相位角跟蹤的方法，包括步驟1)采集電網(wǎng)三相相電壓，得到三相電壓瞬時(shí)值；2)根據(jù)3/2變換，得到電網(wǎng)電壓在兩相靜止坐標(biāo)下分量Uα，Uβ；3)用反正切變換，求出電網(wǎng)瞬時(shí)相角；4)求出即時(shí)步長值，Δθ＝θi-θi-1；5)當(dāng)|Δθ|＞4π/3時(shí)，求出此工頻周期內(nèi)相位步長θs＝T/K6)確定上下包絡(luò)線LH(i)＝θs×i+θs/3，LL(i)＝θs×i_θs/3；7)在LH(i)≥θ(i)≥LL(i)，令θ(i)為真實(shí)值；當(dāng)θ(i)＞LH(i)，則令LH(i)為真實(shí)值；當(dāng)θ(i)＜LL(i)，則令LL(i)為真實(shí)值。本發(fā)明能夠?qū)﹄娋W(wǎng)的相角及頻率進(jìn)行精確地計(jì)算。
文檔編號G01R23/12GK102508029SQ20111028747
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月26日
發(fā)明者周繼華, 趙躍東 申請人:北京東標(biāo)電氣股份有限公司