一种电网标准电压及畸变电压分量的检测方法

摘要

本发明属于改善电能质量的有源电力滤波器的技术领域，特别涉及一种电网标准电压及畸变电压分量的检测方法。步骤1：由三相任意周期电压信号建立空间M的两正交元素e_r(t)和e_i(t)。步骤2：将两正交元素e_r(t)和e_i(t)进行离散化处理得到{e_r1……e_rN}和{e_i1……e_iN}。步骤3：逆推计算求解元素e_r(t)投影和元素e_i(t)投影步骤4：由和得到电压正序分量的瞬时值。步骤5：与初始电压相比较得到畸变电压分量。因此，本发明具有如下优点：能在电网电压发生畸变和不对称时，实时提取标准三相电压和畸变电压分量。

主权项

1.一种电网标准电压及畸变电压分量的检测方法，基于以下定义：节点三相电压为u_a、u_b、u_c为：$\left\{\begin{array}{c}{u}_a=\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}[E_{k+}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ek}+})+E_{k-}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ek}-})+E_{k0}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ek}0})]\\ u_b=\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}[E_{k+}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ek}+}-2\pi /3)+E_{k-}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ek}-}+2\pi /3)+E_{k0}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ek}0})]\\ u_c=\underset{k=1}{\overset{\infty }{\Sigma }}[E_{k+}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ek}+}+2\pi /3)+E_{k-}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ek}-}-2\pi /3)+E_{k0}\sin (\mathrm{k\omega t}+{\theta }_{\mathrm{ek}0})]\end{array}\right.,$其中，E_k+sin(kωt+θ_ek+)为a相k次电压信号的正序电压瞬时值，E_k-sin(kωt+θ_ek-)为k次电压信号的负序电压瞬时值，E_k0sin(kωt+θ_ek0)为k次电压信号的零序电压瞬时值，同理b,c相；其特征在于，包括以下步骤：步骤1，电压信号正交元素获取模块基于三相任意周期电压信号建立矢量空间M的两正交元素e_r(t)和e_i(t)；其中，矢量空间M为三相正序对称的正弦电压信号所组成的矢量空间；对于矢量空间M中的任一元素能够由元素e_r(t)和e_i(t)线性表示，即元素e_r(t)和e_i(t)为空间M的一个完备正交基；其中，$e_r\left(t\right)=\left\{\begin{array}{ccc}\sin \mathrm{\omega t}& \sin (\mathrm{\omega t}-\frac{2}{3}\pi )& \sin (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right\}$$e_i\left(t\right)=\left\{\begin{array}{ccc}\cos \mathrm{\omega t}& \cos (\mathrm{\omega t}-\frac{2}{3}\pi )& \cos (\mathrm{\omega t}+\frac{2}{3}\pi )\end{array}\right\}$步骤2，正交元素离散处理模块将步骤1电压信号正交元素获取模块得到的两正交元素e_r(t)和e_i(t)进行离散化处理得到{e_r1……e_rN}和{e_i1……e_iN}；其中，e_rj={e_raj e_rbj e_rcj}e_ij={e_iaj e_ibj e_icj}，j为1～N中任意正整数；步骤3，元素投影处理模块根据步骤2得到的离散化处理结果逆推获取元素e_r(t)投影和元素e_i(t)投影即：$\begin{array}{c}{\tilde{U}}_{\mathrm{rk}}=\frac{1}{N}\underset{j=k-N}{\overset{k}{\Sigma }}(u_{\mathrm{aj}}{e}_{\mathrm{raj}}+u_{\mathrm{bj}}{e}_{\mathrm{rbj}}+u_{\mathrm{cj}}{e}_{\mathrm{rcj}})\\ ={\tilde{U}}_{r(k-1)}+(u_{\mathrm{ak}}{e}_{\mathrm{rak}}+u_{\mathrm{bk}}{e}_{\mathrm{rbk}}+u_{\mathrm{ck}}{e}_{\mathrm{rck}})-(u_{a(k-N-1)}{e}_{\mathrm{ra}(k-N-1)}+u_{b(k-N-1)}{e}_{\mathrm{rb}(k-N-1)}+u_{c(k-N-1)}{e}_{\mathrm{rc}(k-N-1)})\end{array}$$\begin{array}{c}{\tilde{U}}_{\mathrm{ik}}=\frac{1}{N}\underset{j=k-N}{\overset{k}{\Sigma }}(u_{\mathrm{aj}}{e}_{\mathrm{iaj}}+u_{\mathrm{bj}}{e}_{\mathrm{ibj}}+u_{\mathrm{cj}}{e}_{\mathrm{icj}})\\ ={\tilde{U}}_{i(k-1)}+(u_{\mathrm{ak}}{e}_{\mathrm{iak}}+u_{\mathrm{bk}}{e}_{\mathrm{ibk}}+u_{\mathrm{ck}}{e}_{\mathrm{ick}})-(u_{a(k-N-1)}{e}_{\mathrm{ia}(k-N-1)}+u_{b(k-N-1)}{e}_{\mathrm{ib}(k-N-1)}+u_{c(k-N-1)}{e}_{\mathrm{ic}(k-N-1)})\end{array}$步骤4，由瞬时值处理模块根据步骤3得到的投影和投影得到电压正序分量的瞬时值；即：$\left\{\begin{array}{c}{u}_{1\mathrm{ak}}=\frac{1}{3}({\tilde{U}}_{\mathrm{rk}}{e}_{\mathrm{rak}}+{\tilde{U}}_{\mathrm{ik}}{e}_{\mathrm{iak}})\\ u_{1\mathrm{bk}}=\frac{1}{3}({\tilde{U}}_{\mathrm{rk}}{e}_{\mathrm{rbk}}+{\tilde{U}}_{\mathrm{ik}}{e}_{\mathrm{ibk}})\\ u_{1\mathrm{ck}}=\frac{1}{3}({\tilde{U}}_{\mathrm{rk}}{e}_{\mathrm{rck}}+{\tilde{U}}_{\mathrm{ik}}{e}_{\mathrm{ick}})\end{array}\right.,$其中，u_1ak为A相电压正序分量的瞬时值，u_1bk为B相电压正序分量的瞬时值，u_1ck为C相电压正序分量的瞬时值；步骤5，将步骤4得到的电压正序分量的瞬时值与初始电压相比较得到畸变电压分量；即：$\left\{\begin{array}{c}{u}_{\mathrm{ack}}=u_{\mathrm{ak}}-u_{1\mathrm{ak}}\\ u_{\mathrm{bck}}=u_{\mathrm{bk}}-u_{1\mathrm{bk}}\\ u_{\mathrm{cck}}=u_{\mathrm{ck}}-u_{1\mathrm{ck}}\end{array}\right.,$其中，u_ack为A相的畸变电压分量，u_ak为A相的初始电压分量，u_1ak为A相的瞬时正序分量；同理u_bcku_cck。