一種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法，采集對電壓、電流瞬時值，分別進行三相至兩相的坐標變換，得到兩相瞬時電壓和兩相瞬時電流；通過兩相瞬時電壓計算三相合成旋轉(zhuǎn)電壓矢量的相位角所對應(yīng)的正弦信號與余弦信號，求取兩相瞬時電流值在電壓矢量上的投影，得到瞬時有功電流和瞬時無功電流；分離瞬時有功電流和瞬時無功電流的直流分量，求取基波正序電流分量，對基波正序電流分量進行兩相至三相的坐標轉(zhuǎn)換，得到三相電流中的基波電流分量；利用三相電流瞬時值分別減去基波電流分量得到三相補償電流。采用該方法獲得的補償電流指令中包含著基波負序電流及諧波電流成分，可以同時達到治理諧波及平衡三相負荷的理想效果。
【專利說明】
-種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 有源電力濾波技術(shù)與裝備(APF)為實現(xiàn)電網(wǎng)的諧波治理及無功補償提供了一種有 效的途徑，其中補償指令電流檢測的精度和實時性對最終的補償與濾波性能起著決定性的 影響。為實現(xiàn)快速、準確的諧波電流檢測，國內(nèi)外學(xué)者已提出多種基于不同理論的諧波檢測 方法，其中，基于瞬時無功功率理論的p-q法、ip-iq法及dqO法最有代表性。
[0003] 圖1中給出了傳統(tǒng)p-q法的運算流程，傳統(tǒng)p-q法由于運算量大，同時檢測結(jié)果易受 電壓波形崎變率影響，從實現(xiàn)精確檢測Ξ相電流的絕對崎變量出發(fā)，出現(xiàn)了采用鎖相環(huán) (化L)定向的傳統(tǒng)ip-iq諧波檢測法。
[0004] 圖2給出ip-iq法的運算流程，基于瞬時無功功率理論的ip-iq諧波電流檢測方法 具有運算過程簡單、檢測結(jié)果不受電壓崎變影響等優(yōu)點，因而在有源電力濾波器中得到了 廣泛的應(yīng)用。據(jù)電力系統(tǒng)相關(guān)規(guī)定，無功補償必須遵循"分級平衡、分區(qū)平衡"的原則，諧波 治理應(yīng)遵循"誰污染、誰治理"的原則。
[0005] αβ坐標下的電壓、電流矢量如圖3所示，在Ξ相Ξ線制系統(tǒng)中，設(shè)各相電壓和電流 的瞬時值分別為ea、eb、ec和13、^山。通過；相至兩相的坐標變換，把它們變換到兩相正交 的αβ坐標系中，可W得到α、β兩相瞬時電壓ea、ee和瞬時電流ia、ie。矢量ea、ee和ia、ie分別可 W合成為旋轉(zhuǎn)的電壓矢量e和電流矢量i。^相電路瞬時有功電流ip和瞬時無功電流iq，分別 為矢量i在矢量e及其法線上的投影。根據(jù)瞬時無功功率理論推導(dǎo)出傳統(tǒng)ip-iq諧波檢測法原 理如圖2所示。
[0006] 在該檢測方法中，通過引入鎖相環(huán)(P化），只使用了A相電網(wǎng)電壓ea生成與其同相 位的正弦信號sin ω t和余弦信號cos ω t，實際的Ξ相電壓并未參與整個運算過程，因此傳 統(tǒng)ip-iq法從理論上消除了 Ξ相電壓波動、崎變等因素對檢測結(jié)果的影響。但該算法存在兩 方面的問題。一方面是在高電壓崎變率下P1X難W精確鎖相的問題;另一方面由此獲得的定 位信息包含了電壓崎變信息，勢必導(dǎo)致有源電力濾波器的輸出電流增大，對電源電壓崎變 導(dǎo)致的諧波電流做出補償，而運對并聯(lián)型濾波器來講是沒有實際意義的，而且與誰污染、誰 治理的基本原則也不相符。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明為了解決上述問題，提出了一種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢 測方法，本發(fā)明克服了高電壓崎變率下化L難W精確鎖相的問題，且能夠獲得的定位信息包 含了電壓崎變信息，可達到分離崎變電壓導(dǎo)致的諧波電流的作用，解決了傳統(tǒng)方法應(yīng)用于 并聯(lián)型有源電力濾波器的不足。
[000引為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0009] -種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法，包括W下步驟：
[0010] (1)采集Ξ相電壓和Ξ相電流的瞬時值，分別進行Ξ相至兩相的坐標變換，得到兩 相瞬時電壓和兩相瞬時電流；
[0011] (2)通過兩相瞬時電壓計算Ξ相合成旋轉(zhuǎn)電壓矢量的相位角所對應(yīng)的正弦信號與 余弦信號；
[0012] (3)根據(jù)兩相瞬時電流值和電壓矢量，求取兩相瞬時電流值在電壓矢量上的投影， 得到瞬時有功電流和瞬時無功電流；
[0013] (4)分離瞬時有功電流和瞬時無功電流的直流分量，求取基波正序電流分量，對基 波正序電流分量進行兩相至Ξ相的坐標轉(zhuǎn)換，得到Ξ相電流中的基波電流分量；
[0014] (5)利用Ξ相電流瞬時值分別減去基波電流分量得到Ξ相補償電流。
[0015] 所述步驟(1)中，Ξ相至兩相坐標變換的步驟如下：
[0019] 進一步的，所述步驟(3)中，具體步驟為：
[0020] 根據(jù)瞬時無功功率理論的基本定義，Ξ相電路瞬時有功電流ip和瞬時無功電流iq 分別為兩相瞬時電流ia、ie在電壓矢量e及其法線上的投影，即為：
[0023] 所述步驟(4)中，利用低通濾波器從瞬時有功電流和瞬時無功電流中分裂出直流 分量。
[0024] 所述步驟(4)中，兩相變Ξ相坐標變換的步驟如下：
[0025]
[0026] 其中
[0027] -種應(yīng)用于單相系統(tǒng)中的基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法，包括 W下步驟：
[0028] (1)將單相電壓和單相電流視作Ξ相電路中的A相電壓和A相電流，按照Ξ相對稱 的原則構(gòu)造出B、C相電壓及電流；
[0029] (2)對Ξ相電壓和Ξ相電流的瞬時值，分別進行Ξ相至兩相的坐標變換，得到兩相 瞬時電壓和兩相瞬時電流；
[0030] (3)通過兩相瞬時電壓計算Ξ相合成旋轉(zhuǎn)電壓矢量的相位角所對應(yīng)的正弦信號與 余弦信號；
[0031] (4)根據(jù)兩相瞬時電流值和電壓矢量，求取兩相瞬時電流值在電壓矢量上的投影， 得到瞬時有功電流和瞬時無功電流；
[0032] (5)分離瞬時有功電流和瞬時無功電流的直流分量，求取基波正序電流分量，對基 波正序電流分量進行兩相至Ξ相的坐標轉(zhuǎn)換，得到Ξ相電流中的基波電流分量；
[0033] (6)利用Ξ相電流瞬時值分別減去基波電流分量得到Ξ相補償電流。
[0034] 進一步的，所述步驟(1)的具體方法為：
[0035] 定義所述單相系統(tǒng)中的單相電壓為es，單相電流為is,則：
[0036] ea = es，將 ea 延時 120。得 eb，將 ea 延時 240。得 ec;
[0037] ia=is，將 ia 延時 120。得 ib，將 ia 延時 240。得 ic。
[0038] -種應(yīng)用于Ξ相四線制系統(tǒng)中的基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方 法，包括W下步驟：
[0039] (1)采集Ξ相電壓和Ξ相電流的瞬時值，分別進行Ξ相至兩相與零軸的坐標變換， 得到兩相瞬時電壓和兩相瞬時電流；
[0040] (2)通過兩相瞬時電壓計算Ξ相合成旋轉(zhuǎn)電壓矢量的相位角所對應(yīng)的正弦信號與 余弦信號；
[0041] (3)根據(jù)兩相瞬時電流值和電壓矢量，求取兩相與零軸瞬時電流值在電壓矢量上 的投影，得到瞬時有功電流和瞬時無功電流；
[0042] (4)分離瞬時有功電流和瞬時無功電流的直流分量，求取基波正序電流分量，對基 波正序電流分量進行兩相至Ξ相的坐標轉(zhuǎn)換，得到Ξ相電流中的基波電流分量；
[0043] (5)利用Ξ相電流瞬時值分別減去基波電流分量得到Ξ相補償電流。
[0044] 優(yōu)選的，所述步驟(1)中，坐標變換的方法為：
[0045]

[0049] -種應(yīng)用于任意次諧波檢測系統(tǒng)中的基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢 測方法，包括W下步驟：
[0050] (1)采集Ξ相電壓和Ξ相電流的瞬時值，分別進行Ξ相至兩相與零軸的坐標變換， 得到兩相瞬時電壓和兩相瞬時電流；
[0051] (2)通過兩相瞬時電壓計算Ξ相合成旋轉(zhuǎn)電壓矢量的相位角所對應(yīng)的正弦信號與 余弦信號；
[0052] (3)根據(jù)兩相瞬時電流值和電壓矢量，求取兩相與零軸瞬時電流值在電壓矢量上 的投影，得到瞬時有功電流和瞬時無功電流；
[0053] (4)分離瞬時有功電流和瞬時無功電流的直流分量，求取基波正序電流分量，對基 波正序電流分量進行兩相至Ξ相的坐標轉(zhuǎn)換，得到Ξ相電流中的基波電流分量；
[0054] (5)令欲檢測的諧波電流為第k次諧波電流，根據(jù)第k次諧波電流對應(yīng)交變頻率為 k-1倍的基波頻率，構(gòu)建k倍于基波頻率的旋轉(zhuǎn)坐標系，即可求得k次諧波電流分量；
[0055] (6)利用Ξ相電流瞬時值分別減去基波電流分量得到Ξ相補償電流。
[0056] 本發(fā)明的有益效果為：
[0057] (1)由于本發(fā)明基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法通過Ξ相電壓瞬 時值ea、eb、ec計算相位數(shù)據(jù)sin0e、cos0e，代替?zhèn)鹘y(tǒng)ip-iq諧波檢測法所使用的P化鎖相方式， 克服了高電壓崎變率下化L難W精確鎖相的問題；
[005引（2)獲得的定向信息包含了電壓崎變信息，可達到分離崎變電壓導(dǎo)致的諧波電流 的作用。另外，由于采用該方法獲得的補償電流指令中包含著基波負序電流及諧波電流成 分，按此結(jié)果進行補償控制，可W同時達到治理諧波及平衡Ξ相負荷的理想效果，解決了傳 統(tǒng)方法應(yīng)用于并聯(lián)型有源電力濾波器的不足。
【附圖說明】
[0059] 圖1是【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)P-巧l·償電流檢測法的原理圖；
[0060] 圖2是【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)補償電流檢測法的原理圖；
[0061 ]圖3是αβ坐標下的電壓、電流矢量圖；
[0062] 圖4是本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法應(yīng)用于Ξ相Ξ線系統(tǒng)中的流程圖；
[0063] 圖5是本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法應(yīng)用于單相系統(tǒng)中的流程圖；
[0064] 圖6是本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法應(yīng)用于Ξ相四線系統(tǒng)中的流程圖；
[0065] 圖7是本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法應(yīng)用于任意次諧波檢測中的流程圖；
[0066] 圖8是電源電壓無崎變、Ξ相負載平衡時本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法的仿真主電 路原理圖；
[0067] 圖9是電源電壓無崎變、Ξ相負載平衡時本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法的仿真結(jié)果 圖，其中：（a)、a相電網(wǎng)電壓，（b)、a相負載電流，（c)、a相負載基波電流，（d)、a相負載諧波電 流；
[0068] 圖10是電源電壓有崎變、Ξ相負載平衡時本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法的仿真主電 路原理圖；
[0069] 圖11是電源電壓有崎變、Ξ相負載平衡時本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法的仿真結(jié)果 圖，其中：（a)、a相電網(wǎng)電壓，（b)、a相負載電流，（c)、a相負載基波電流，（d)、a相負載諧波電 流；
[0070] 圖12是電網(wǎng)電壓有崎變、Ξ相負載平衡時【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)ip-iq補償電流檢測法的 仿真結(jié)果圖，其中：（a)、a相電網(wǎng)電壓，（b)、a相負載電流，（c)、a相負載基波電流，（d)、a相負 載諧波電流；
[0071] 圖13是電網(wǎng)電壓有崎變時諧波電流有效值檢測結(jié)果圖，其中：（a)、本發(fā)明ip-iq補 償電流檢測法a相負載諧波電流的有效值，（b)【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)ip-iq補償電流檢測法a相負 載諧波電流的有效值；
[0072] 圖14是電壓逆相序、Ξ相負載平衡時本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法的仿真結(jié)果圖， 其中：（a)、a相電網(wǎng)電壓，（b)、a相負載電流，（c)、a相負載基波電流，（d)、a相負載諧波電流；
[0073] 圖15是電壓逆相序、Ξ相負載平衡時【背景技術(shù)】中傳統(tǒng)ip-iq補償電流檢測法的仿真 結(jié)果圖，其中：（a)、a相電網(wǎng)電壓，（b)、a相負載電流，（c)、a相負載基波電流，（d)、a相負載諧 波電流。
【具體實施方式】：
[0074] 下面結(jié)合附圖與實施例對本發(fā)明作進一步說明。
[007引實施例一：
[0076] 如圖4所示，一種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法在Ξ相Ξ線制 系統(tǒng)中的應(yīng)用。
[0077] 設(shè)；相電路中；相電壓和電流的瞬時值分別為ea、eb、ec和13、^、1。。首先對；相瞬 時電壓ea、eb、ec進行；相至二相坐標變換得到ea、ee，在αβ坐標系內(nèi)通過ea、ee計算出S相合 成旋轉(zhuǎn)電壓矢量e的相位角0e對應(yīng)的正弦信號Sin0e和余弦信號COS0e，并W此作為同步旋轉(zhuǎn) 坐標系定向依據(jù)進行Ξ相電流坐標變換得到ia、ie。
[0080]式中，
[0081]在αβ平面上，矢量ea、ee和ia、ie分別可W合成為旋轉(zhuǎn)的電壓矢量e和電流矢量i。
[0082] e = ea+ee = EmZ 白 e
[0083] i = ia+ip= ImZ 白 i
[0084]式中Em、Im分別為矢量e、i的模，0e、0i分別為矢量e、i的相角，ia、ie分別為矢量，ia、 ie的模，ea、ee分別為矢量ea、ee的模。
[0085] 采用ea、ee瞬時電壓矢量可W確定正弦信號sin9e和余弦信號cos9e，計算公式為：
[0086]
[0087]根據(jù)瞬時無功功率理論的基本定義，Ξ相電路瞬時有功電流ip和瞬時無功電流iq， 分別為矢量i在矢量e及其法線上的投影。即為：
[0090]運時，Ξ相電流中基波分量所對應(yīng)的瞬時有功電流和瞬時無功電流為常數(shù)，而高 次諧波所對應(yīng)的瞬時有功電流和瞬時無功電流則為交變量，可W通過一個低通濾波器從 ip、iq中分離出直流分量霉、與,。
[0091 ]根據(jù)上式的逆變換求得基波正序電流分量為：
[0092]
[0093] 然后再通過二相至Ξ相變換得出Ξ相電流的基波電流分量為：
[0096]將；相電流瞬時值ia、ib、ic分別減去基波電流分量iaf、ibf、icf即得出立相補償電 流iah、ibh、ich ,公式為
[0097]
[0098] 與傳統(tǒng)ip-iq補償指令電流檢測法相比，本實施例基于瞬時電壓矢量定向的ip-iq 補償電流檢測法采用Ξ相電壓瞬時值ea、eb、ec計算相位數(shù)據(jù)正弦信號sin9e和余弦信號COS 白6,代替?zhèn)鹘y(tǒng)ip-iq檢測法使用化L鎖相方式，一方面克服了高電壓崎變率下化L難W精確鎖 相的問題；另一方面由此獲得的定向信息包含了電壓崎變信息，可達到分離崎變電壓導(dǎo)致 的諧波電流的作用。另外，由于采用該方法獲得的補償電流指令中包含著基波負序電流及 諧波電流成分，按此結(jié)果進行補償控制，可W同時達到治理諧波及平衡Ξ相負荷的理想效 果。如果將圖4中計算iq的通道斷開，那么檢測結(jié)果中將包含基波無功電流分量，按此進行 補償控制，將可W同時達到治理諧波、平衡Ξ相負荷及補償基波相移無功的理想效果。
[0099] 實施例二：
[0100] 如圖5所示，實施例一所述的方法在單相系統(tǒng)中的應(yīng)用：
[0101] 對于單相系統(tǒng)，可W將單相電壓和單相電流看作Ξ相電路中的A相電壓和A相電 流，為滿足本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法的使用條件，按照Ξ相對稱的原則構(gòu)造 B、C相電壓及 電流，然后按常規(guī)算法對Α、ΒΧΞ相電壓和Ξ相電流進行處理，計算得到的A相電流檢測結(jié) 果即為單相電路對應(yīng)的檢測結(jié)果。
[0102] 記es和is分別為單相電路的電壓和電流瞬時值，由es和is構(gòu)造 Ξ相系統(tǒng)，并設(shè)ea、 eb、ec和ia、ib、ic分別為所構(gòu)造的立相電壓、電流的瞬時值。令ea = es，將ea延時120°得eb，延 時240°得ec，即為：
[0103] ea = es
[0104] eb = ea 化-N)
[0105] ec = ea 化-2N)
[0106] 其中N為延時120°時對應(yīng)的采樣點數(shù)，2N為延時240°時對應(yīng)的采樣點數(shù)。同理，令 ia=is，將ia延時120°得ib，延時240°得ic，即為：
[0107] ia=is
[010 引 ib = ia 化-N)
[0109] ic=ia 化-2N)
[0110] 基于W上方法取得的ea、eb、ec和ia、ib、ic為嚴格對稱的Ξ相系統(tǒng)瞬時電壓、電流， 此后套用實施例一所述的基于瞬時電壓矢量定向的ip-iq補償電流檢測方法，可W求取單相 電路的基波電流分量iaf和諧波電流分量iah。
[0111] 從前面的推導(dǎo)過程可W看出，由于在根據(jù)單相電流、電壓構(gòu)造虛擬Ξ相系統(tǒng)的過 程中虛構(gòu)的B、C兩相電壓、電流嚴格與A相電流、電壓對稱，因此在此系統(tǒng)中沒有零序和負序 的成分，檢出的電流中全部成分都為諧波電流信息，按此信號進行補償控制可W達到諧波 治理的效果。如果將圖中計算iq的通道斷開，檢測結(jié)果中將同時包含諧波電流及基波無功 電流成分，按此信號進行補償控制將可W同時起到諧波治理、補償無功的理想效果。
[0112] 實施例
[0113] 如圖6所示，實施例一所述的方法在Ξ相四線制系統(tǒng)中的應(yīng)用：
[0114] 與Ξ相Ξ線制相比，Ξ相四線制系統(tǒng)的指令電流檢測中要對零序電流分量做出相 應(yīng)處理。參照傳統(tǒng)dqO法的處理思路，分別在αβ坐標系及dq坐標系中增加垂直于坐標平面的 零軸，坐標變換運算過程做出相應(yīng)調(diào)整。
[0115] abc坐標系向αβΟ坐標系變換的運算方法如下：
〇
[0118]同樣，在二相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標系中也增加一個對應(yīng)于零序的坐標軸，該軸垂直于 dq平面。具體的運算過程相應(yīng)調(diào)整如下：
[0124] 經(jīng)低通濾波后可得到基波正序有功分量ξ和基波正序無功分量?，通過反變換可 得到Ξ相電流基波正序電流分量：
[0125]
[0126] 式中
[0127] 從W上推導(dǎo)過程可W看出，按圖6計算得出的結(jié)果中包含有各次諧波及基波負序 電流成分，按此進行補償控制時，可W達到諧波治理、平衡負載的作用，但并不能起到補償 基波相移無功及零序電流的作用。如果將圖6中計算iq和io的通道斷開，在檢測結(jié)果中將包 含進基波無功電流分量及零序電流信息，W此為指令進行補償控制時，將同時起到治理諧 波、平衡Ξ相負載、補償相移無功、消除零序電流的理想效果。
[012引實施例四：
[0129] 如圖7所示，實施例一所述的方法在任意次諧波檢測系統(tǒng)中的應(yīng)用：
[0130] 在地坐標系中，合成矢量i中與基波正序電流對應(yīng)的分量及合成矢量e中與基波正 序電壓對應(yīng)的分量是同步旋轉(zhuǎn)的，兩者處于相對靜止的狀態(tài)。而其它的電流分量相對于e均 是交變的，如基波負序電流對應(yīng)交變頻率為2倍的基波頻率，第k次諧波電流對應(yīng)交變頻率 為k-1倍的基波頻率。按照運種思路，若欲檢測第k次諧波電流，只需構(gòu)建k倍于基波頻率的 旋轉(zhuǎn)坐標系，在此坐標系內(nèi)k次諧波電流正序分量將變?yōu)橹绷髁浚ㄟ^低通濾波器很容易將 其分離。
[0131] 記立相；線制系統(tǒng)的瞬時電壓和瞬時電流分別為ea、eb、ec和13、16、1。，經(jīng)；相至二 相變換可W得到：
[0134] 采用ea、ee瞬時電壓矢量確定的旋轉(zhuǎn)坐標系定向信息為：
[0135]
[0136] 對于基波電流分量檢測，采用基波頻率的旋轉(zhuǎn)坐標系變換：
[0139]對于k次諧波電流分量檢測，采用k倍于基波頻率的旋轉(zhuǎn)坐標系變換：
[0142] ipk和iqk經(jīng)過低通濾波器LPF濾波可得相應(yīng)直流分量長和奮，經(jīng)過逆變換可得到相 應(yīng)次諧波分量為：
[0145] 由于本發(fā)明基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法通過Ξ相電壓瞬時 值ea、eb、ec計算相位數(shù)據(jù)sin9e、cos9e，代替?zhèn)鹘y(tǒng)ip-iq諧波檢測法所使用的P化鎖相方式，一 方面克服了高電壓崎變率下化L難W精確鎖相的問題；另一方面由此獲得的定向信息包含 了電壓崎變信息，可達到分離崎變電壓導(dǎo)致的諧波電流的作用。另外，由于采用該方法獲得 的補償電流指令中包含著基波負序電流及諧波電流成分，按此結(jié)果進行補償控制，可W同 時達到治理諧波及平衡Ξ相負荷的理想效果。
[0146] 其所取得的理想效果可W通下述仿真實驗得到充分的驗證：
[0147] 實驗一：
[0148] 主電路圖如圖8所示，對電網(wǎng)電壓對稱無崎變且Ξ相負載平衡的穩(wěn)態(tài)情況下的檢 測效果進行了仿真，仿真結(jié)果如圖9所示，由圖9可知本發(fā)明基于瞬時電壓矢量定向的ip-iq 補償電流檢測方法能夠快速、準確地檢測出負載基波電流和諧波電流分量。
[0149] 實驗二：
[0150] 主電路圖如圖10所示，實驗時在電源側(cè)增加 Ξ相可控整流橋帶阻容性負載，其中 Rx=0.1Q，Cx = 0.1F，模擬因外部大型諧波源導(dǎo)致電網(wǎng)電壓發(fā)生崎變的情況。分別對本發(fā)明 基于瞬時電壓矢量定向的ip-iq補償電流檢測法與傳統(tǒng)ip-iq法進行了仿真，仿真結(jié)果如圖 11、圖12和圖13共同所示。
[0151] 通過兩者的對比可W看出，在電網(wǎng)電壓發(fā)生崎變的情況下，采用傳統(tǒng)的ip-iq法得 出的基波電流為純正弦波波形，而采用本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法得出的基波電流為具有 一定崎變率的且波形變化與崎變電壓相似度較高的非純正弦波波形;從檢測的諧波電流的 有效值來看，采用傳統(tǒng)ip-iq法得出的結(jié)果遠大于采用本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法得出的 結(jié)果(大于20%)，運一點正體現(xiàn)了本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法的優(yōu)勢。在電網(wǎng)并聯(lián)補償與 濾波應(yīng)用中，理想的效果應(yīng)該是W電網(wǎng)電壓波形和相位為依據(jù)，使實際的電流波形向電壓 波形逼近，使實際的電流相位向電壓相位靠近，而不應(yīng)該把補償與濾波的目標定為純正正 弦波。
[0152] 實驗三;
[0153] 試驗條件為Ξ相電源電壓改為逆相序。分別對本發(fā)明ip-iq補償電流檢測法與傳統(tǒng) ip-iq法進行了仿真，仿真結(jié)果如圖14和圖15共同所示。由圖14可知本發(fā)明ip-iq補償電流檢 測法在電網(wǎng)電壓相序錯位時仍能夠準確地檢測出負載基波電流和諧波電流分量，即本發(fā)明 ip-iq補償電流檢測法具有電壓相序自動識別與適應(yīng)能力；由圖15可知傳統(tǒng)ip-iq法在電網(wǎng) 電壓相序錯位時負載基波電流和諧波電流檢測均異常，即該方法在電源電壓相序錯位時不 能夠正常工作。
[0154] 上述雖然結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行了描述，但并非對本發(fā)明保護范 圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不 需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護范圍W內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法，其特征是:包括以下步驟： (1) 采集三相電壓和三相電流的瞬時值，分別進行三相至兩相的坐標變換，得到兩相瞬 時電壓和兩相瞬時電流； (2) 通過兩相瞬時電壓計算三相合成旋轉(zhuǎn)電壓矢量的相位角所對應(yīng)的正弦信號與余弦 信號； (3) 根據(jù)兩相瞬時電流值和電壓矢量，求取兩相瞬時電流值在電壓矢量上的投影，得到 瞬時有功電流和瞬時無功電流； (4) 分離瞬時有功電流和瞬時無功電流的直流分量，求取基波正序電流分量，對基波正 序電流分量進行兩相至三相的坐標轉(zhuǎn)換，得到三相電流中的基波電流分量； (5) 利用三相電流瞬時值分別減去基波電流分量得到三相補償電流。2. 如權(quán)利要求1所述的一種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法，其特征 是:所述步驟(1)中，三相至兩相坐標變換的步驟如下：3. 如權(quán)利要求1所述的一種基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法，其特征 是:所述步驟(3)中，具體步驟為： 根據(jù)瞬時無功功率理論的基本定義，三相電路瞬時有功電流％和瞬時無功電流iq分別 為兩相瞬時電流ia、ie在電壓矢量e及其法線上的投影，即為：4. 所述步驟(4)中，利用低通濾波器從瞬時有功電流和瞬時無功電流中分裂出直流分 量;兩相變?nèi)嘧鴺俗儞Q的步驟如下：5. -種應(yīng)用于單相系統(tǒng)中的基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法，其特征 是:包括以下步驟： (1) 將單相電壓和單相電流視作三相電路中的A相電壓和A相電流，按照三相對稱的原 則構(gòu)造出B、C相電壓及電流； (2) 對三相電壓和三相電流的瞬時值，分別進行三相至兩相的坐標變換，得到兩相瞬時 電壓和兩相瞬時電流； (3) 通過兩相瞬時電壓計算三相合成旋轉(zhuǎn)電壓矢量的相位角所對應(yīng)的正弦信號與余弦 信號； (4) 根據(jù)兩相瞬時電流值和電壓矢量，求取兩相瞬時電流值在電壓矢量上的投影，得到 瞬時有功電流和瞬時無功電流； (5) 分離瞬時有功電流和瞬時無功電流的直流分量，求取基波正序電流分量，對基波正 序電流分量進行兩相至三相的坐標轉(zhuǎn)換，得到三相電流中的基波電流分量； (6) 利用三相電流瞬時值分別減去基波電流分量得到三相補償電流。6. 如權(quán)利要求5所述的一種應(yīng)用于單相系統(tǒng)中的基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電 流檢測方法，其特征是:所述步驟(1)的具體方法為： 定義所述單相系統(tǒng)中的單相電壓為es，單相電流為is，則： ea = es，))#ea 延時 120° 得 eb，))#ea 延時 240° 得 ec; ia=isJ_ia 延時 120° 得 iU_ia 延時 240° 得 ic。7. -種應(yīng)用于三相四線制系統(tǒng)中的基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測方法， 其特征是:包括以下步驟： (1) 采集三相電壓和三相電流的瞬時值，分別進行三相至兩相與零軸的坐標變換，得到 兩相瞬時電壓和兩相瞬時電流； (2) 通過兩相瞬時電壓計算三相合成旋轉(zhuǎn)電壓矢量的相位角所對應(yīng)的正弦信號與余弦 信號； (3) 根據(jù)兩相瞬時電流值和電壓矢量，求取兩相與零軸瞬時電流值在電壓矢量上的投 影，得到瞬時有功電流和瞬時無功電流； (4) 分離瞬時有功電流和瞬時無功電流的直流分量，求取基波正序電流分量，對基波正 序電流分量進行兩相至三相的坐標轉(zhuǎn)換，得到三相電流中的基波電流分量； (5) 利用三相電流瞬時值分別減去基波電流分量得到三相補償電流。8. 如權(quán)利要求7中所述的一種應(yīng)用于三相四線制系統(tǒng)中的基于瞬時空間電壓矢量定向 的補償電流檢測方法，其特征是:所述步驟(1)中，坐標變換的方法為：9. 如權(quán)利要求7中所述的一種應(yīng)用于三相四線制系統(tǒng)中的基于瞬時空間電壓矢量定向 的補償電流檢測方法，其特征是:所述步驟(3)中，具體方法為：10. -種應(yīng)用于任意次諧波檢測系統(tǒng)中的基于瞬時空間電壓矢量定向的補償電流檢測 方法，包括以下步驟： (1) 采集三相電壓和三相電流的瞬時值，分別進行三相至兩相與零軸的坐標變換，得到 兩相瞬時電壓和兩相瞬時電流； (2) 通過兩相瞬時電壓計算三相合成旋轉(zhuǎn)電壓矢量的相位角所對應(yīng)的正弦信號與余弦 信號； (3) 根據(jù)兩相瞬時電流值和電壓矢量，求取兩相與零軸瞬時電流值在電壓矢量上的投 影，得到瞬時有功電流和瞬時無功電流； (4) 分離瞬時有功電流和瞬時無功電流的直流分量，求取基波正序電流分量，對基波正 序電流分量進行兩相至三相的坐標轉(zhuǎn)換，得到三相電流中的基波電流分量； (5) 令欲檢測的諧波電流為第k次諧波電流，根據(jù)第k次諧波電流對應(yīng)交變頻率為k-Ι倍 的基波頻率，構(gòu)建k倍于基波頻率的旋轉(zhuǎn)坐標系，即可求得k次諧波電流分量； (6) 利用三相電流瞬時值分別減去基波電流分量得到三相補償電流。
【文檔編號】G01R19/06GK105823921SQ201610382522
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年6月1日
【發(fā)明人】尹春杰, 段培永, 丁緒東, 張玫, 王芳, 石磊
【申請人】山東建筑大學(xué), 山東星銳電力科技有限公司