一种基于有源注入电流的电网谐振自动检测方法

摘要

本发明公开了一种基于有源注入电流的电网谐振自动检测方法；针对电力系统存在非线性负载时的谐波污染，以及接有无功补偿电容器时容易产生谐振的问题，通过并联接入电网的有源电能质量调节装置补偿谐波，同时利用此电能质量调节装置向电网一次性注入特定波形的无功和谐波组合电流以自动检测电网谐振角频率及阻尼系数，对于单相系统注入180°方波电流，对于三相系统注入120°方波电流；本发明根据电网谐波电压、谐波电流及谐波功率的频谱特性，建立最优权值算法的谐振检测组合模型，可以快速、准确地判定电网谐振角频率及阻尼程度，为电网谐振的阻尼控制提供应用基础，进一步提高电力系统的电能质量。

主权项

一种基于有源注入电流的电网谐振自动检测方法，其特征在于，包括下述步骤：S1：获取公共耦合点的电网电压、电网电流以及电能质量调节装置输出电流、直流侧电压；并通过数字锁相环节PLL获取电网电压的角频率ω和相位θ；其中，所述公共耦合点是指电能质量调节装置主电路与电网的连接点，输出电流是指有源电能质量调节装置输出电流i_C；S2：对所述电网电压和所述电网电流分别进行递归离散傅里叶变换，获得电网各次特征谐波电压有效值V_ph和特征谐波电流有效值I_Sh；并根据所述特征谐波电压有效值V_ph和特征谐波电流有效值I_Sh获得各次谐波第一视在功率S_h；S3：根据设定的电流波形获得与其对应的参考电流i^*_ref；并对所述参考电流i^*_ref进行递归离散傅里叶变换，获得参考电流的各次特征谐波电流有效值I^*_rh；S4：对所述输出电流进行无静差双闭环的反馈调节，使得有源电能调节装置向电网注入与所述设定的电流波形相同的输出电流；S5：当所述输出电流等于所述设定的电流波形时，对该时刻的电网电压和电网电流分别进行递归离散傅里叶变换，获取注入参考电流后电网各次特征谐波电压有效值V’_ph及特征谐波电流有效值I’_Sh，并根据所述特征谐波电压有效值V’_ph及特征谐波电流有效值I’_Sh获得各次谐波第二视在功率S’_h；S6：根据注入参考电流前、后的电网各次特征谐波电压有效值V_ph与V’_ph，特征谐波电流有效值I_Sh与I’_Sh，特征谐波谐波视在功率S_h与S’_h，参考电流的各次特征谐波电流有效值I^*_rh，获得用于描述电网谐振的系统特性参数：电网谐振角频率ω_r和阻尼系数ζ；步骤S3中，所述设定的电流波形为180°方波电流或120°方波电流；步骤S6中，根据公式获得注入第h次谐波电流后的第h次谐波组合判定指标F_h，通过比较各次谐波的综合检测指标F_h值获得F_h值最大的谐波次数h_r，并根据谐波次数h_r获得电网谐振角频率ω_r＝100πh_r，即电网谐振频率为f_r＝50h_r；并根据公式获得阻尼系数ζ，其中，w_uh为电压检测指标在组合模型中的权重，w_Ih为电流检测指标在组合模型中的权重，w_Sh为功率检测指标模型在组合模型中的权重；F^*_uh为对F_uh进行线性无量纲化处理后的值，F^*_Ih为对F_Ih进行线性无量纲化处理后的值，F^*_Sh为对F_Sh进行线性无量纲化处理后的值，I_Cωr为谐振频率处注入电网电流的有效值，I_SLωr为谐振频率处电网与负载电流之和；n＝2k+1，k为正整数，F_uh为电网第h次谐波电压变化值与注入的第h次谐波电流的比值，F_Ih为电网第h次谐波电流变化值与注入的第h次谐波电流的比值，F_Sh为电网第h次谐波功率变化值与注入的第h次谐波电流的平方的比值，其中，