專利名稱：用于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法的制作方法
用于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器研究領(lǐng)域，特別涉及動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法。
背景技術(shù)：
動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器(DVR)可以有效保護(hù)敏感負(fù)載不受電網(wǎng)電壓跌落的影響，廣泛應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)故障保護(hù)。離線式DVR僅在電網(wǎng)電壓跌落發(fā)生時(shí)投入運(yùn)行，電網(wǎng)正常時(shí)處于旁路狀態(tài)，以減小系統(tǒng)的損耗。DVR的投入和切出由電壓跌落檢測(cè)算法控制。因此，電壓跌落檢測(cè)算法是DVR控制系統(tǒng)中的重要組成部分之一，它直接決定著DVR的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性倉(cāng)泛。近年來(lái)，有學(xué)者提出利用動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器實(shí)現(xiàn)雙饋風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越，以滿足電網(wǎng)并網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)所提出的要求。通常風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)所處地域較為偏僻，多接入弱電網(wǎng)，因此風(fēng)電場(chǎng)端口電壓正常情況下波動(dòng)幅度較大，且可能存在較大電壓諧波。在采用DVR實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)低電壓穿越的應(yīng)用中，電網(wǎng)電壓幅度的波動(dòng)以及電壓諧波對(duì)DVR控制系統(tǒng)尤其是電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)部分提出了較高的要求，快速準(zhǔn)確檢測(cè)跌落的發(fā)生，且盡量避免DVR的誤投入。通過(guò)檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有文獻(xiàn)中多關(guān)注于DVR的控制和補(bǔ)償方法，以實(shí)現(xiàn)風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的低電壓穿越，而對(duì)這種應(yīng)用場(chǎng)合下的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法研究較少?，F(xiàn)有的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法主要應(yīng)用于保護(hù)敏感負(fù)載的應(yīng)用場(chǎng)合。根據(jù)DVR控制性能要求，電壓跌落檢測(cè)算法應(yīng)滿足快速性，抗擾性，準(zhǔn)確性和完備性四個(gè)方面的要求。不少學(xué)者對(duì)電壓跌落的檢測(cè)進(jìn)行了研究，提出了相應(yīng)的檢測(cè)算法。按照相數(shù)，可以將現(xiàn)有檢測(cè)方法分為基于單相的檢測(cè)算法和基于三相的檢測(cè)算法?；趩蜗嗟臋z測(cè)算法，通過(guò)檢測(cè)單相電壓的幅值(或者有效值、峰值)是否低于90%額定值來(lái)判斷電壓是否跌落。不同的單相檢測(cè)算法在單相電壓幅值的計(jì) 算方法上不同，比如有效值法，DFT分析，兩點(diǎn)或多點(diǎn)法，以及構(gòu)造虛擬電壓法，其中以構(gòu) 造虛擬電壓法響應(yīng)快速性及抗擾性最好，但在電壓諧波含量較大的情況下，快速性和抗擾性之間存在較大矛盾。基于三相的檢測(cè)算法，不同方法判斷電壓跌落的檢測(cè)判據(jù)存在差異?；谡蚍至糠鹊臋z測(cè)方法僅檢測(cè)三相電壓正序分量幅度是否低于90%額定值，該方法通過(guò)低通和陷波濾波器計(jì)算正序分量，響應(yīng)速度有限但其抗擾性較好。對(duì)于不對(duì)稱電壓跌落，該方法存在檢測(cè)盲區(qū)的問(wèn)題。另外一種方法為電網(wǎng)電壓相位跟蹤法，其檢測(cè)判據(jù)為實(shí)際電壓DQ分量偏離其參考值的程度。該方法通過(guò)判斷瞬時(shí)偏離量的有效值是否大于預(yù)先設(shè)定的閥值以檢測(cè)電壓跌落。該檢測(cè)判據(jù)綜合考慮了三相電壓正序和負(fù)序分量的影響，但它與正序和負(fù)序分量的關(guān)系是非線性的。以下給出檢索的相關(guān)文獻(xiàn):[I]Chris Fitzer, Mike Barnes, and Peter Green, ^Voltage sag detectiontechnique for a dynamic voltage restorer, 〃IEEE Trans on Industry Applicat, vol.40, n0.1, pp.203-212, Jan/Feb2004.
[2]Huang Xinming." Load voltage regulation by series and unified powerquality controller "，Ph.D.Dissertation, Xi’ an Jiaotong University, 2009.
[3]A.Teke K.Bayindir M.Tiimay.Sag/swell detection method for fuzzy logiccontrolled dynamic voltage restorer.1ET Gener.Transm.Distrib., vol.4, iss.1, pp.1-12，2010.
[4]Po-Tai Cheng,Chian-Chung Huang, Chun-Chiang Pan et.al〃Design andImplementation of a Series Voltage Sag Compensator Under Practical UtilityConditions, 〃IEEE Trans.1nd.Applicat., vol.39, pp.844 - 853, May/June.2003.
發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有方法中存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提出一種適用于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法。該檢測(cè)算法能夠快速準(zhǔn)確地檢測(cè)電網(wǎng)電壓跌落，且對(duì)電網(wǎng)電壓諧波在不影響檢測(cè)響應(yīng)性能的基礎(chǔ)上具有很好的抵抗能力。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:適用于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法，包括以下步驟:步驟一，通過(guò)軟件鎖相環(huán)，實(shí)時(shí)檢測(cè)跟蹤三相電網(wǎng)電壓信號(hào)Vab。的基波正序相位Θ ;步驟二,通過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換,將三相電壓信號(hào)Vabe由abc靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，得到dq電壓信號(hào)$和:步驟三，采用滑動(dòng)窗口為IOms的遞歸離散傅里葉變換方法，分別分析和[的直流分量幅度和2倍頻交流分量幅度，由信號(hào)分析可得基波正序d軸分量Fy+和基波負(fù)序分量幅度νΝ1，由信號(hào)&分析可得基波正序q軸分量F/和基波負(fù)序分量幅度Vn2 ；步驟四，將步驟三分析得到的F/和&+，由公式(I)計(jì)算得到電網(wǎng)電壓基波正序分量幅度vp，由Vni和Vn2代數(shù)平均后得到電網(wǎng)電壓基波負(fù)序分量幅度Vn ；
權(quán)利要求
1.適用于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法，包括以下步驟: 步驟一，通過(guò)軟件鎖相環(huán)(PLL)，實(shí)時(shí)檢測(cè)跟蹤三相電網(wǎng)電壓信號(hào)Vab。的基波正序相位Θ ; 步驟二,通過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換,將三相電壓信號(hào)Vabe由abc靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換到dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，得到dq電壓信號(hào)和； 步驟三，采用滑動(dòng)窗口為IOms的遞歸離散傅里葉變換方法(RDFT)，分別分析^和&的直流分量幅度和2倍頻交流分量幅度，由信號(hào)&分析可得基波正序d軸分量F/和基波負(fù)序分量幅度VN1，由信號(hào)&分析可得基波正序q軸分量和基波負(fù)序分量幅度Vn2 ； 步驟四，將步驟三分析得到的和由公式(I)計(jì)算得到電網(wǎng)電壓基波正序分量幅度VP，由Vni和Vn2代數(shù)平均后得到電網(wǎng)電壓基波負(fù)序分量幅度Vn ； h 二機(jī)+)2+(κ; ⑴ 步驟五，由步驟四計(jì)算得到的信號(hào)Vp和Vn，由公式(2)計(jì)算實(shí)際電網(wǎng)電壓的偏移量AV ；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法，其特征在于:步驟一中，采用帶寬低于50Hz的軟鎖相環(huán)跟蹤三相電網(wǎng)電壓的基波正序分量的相位θ O
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法，其特征在于:步驟二中，通過(guò)旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換，電網(wǎng)電壓基波正序分量變?yōu)橹绷鞣至浚ㄘ?fù)序分量變?yōu)?倍頻交流分量，其它次電壓諧波變?yōu)楦哳l的交流分量。
全文摘要
本發(fā)明提供用于動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器的電網(wǎng)電壓跌落檢測(cè)算法。該算法通過(guò)遞歸的滑動(dòng)窗口離散傅里葉變換檢測(cè)電網(wǎng)電壓的基波正序和負(fù)序分量，計(jì)算實(shí)際電網(wǎng)電壓的偏移量，并與設(shè)定的閥值相比較，進(jìn)而判斷出電網(wǎng)電壓是否發(fā)生跌落。該檢測(cè)算法具有較好的快速性，且對(duì)電網(wǎng)電壓諧波具有較強(qiáng)的抵抗能力。從檢測(cè)結(jié)果中可知，本發(fā)明可以快速檢測(cè)對(duì)稱電網(wǎng)電壓跌落和不對(duì)稱電網(wǎng)電壓跌落，且不易受諧波的影響。
文檔編號(hào)G01R19/165GK103163363SQ201310077059
公開日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月11日
發(fā)明者劉進(jìn)軍, 周思展, 周臨原, 朱仰榷 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)