一种基于虚拟滤波因子的谐波检测方法与系统的制作方法_2

文档序号:9430921阅读:来源:国知局
为检测出n次谐波A相电流瞬时值,单位安培;i为检测出n次谐波B相电流 瞬时值,单位安培;i。。为检测出n次谐波C相电流瞬时值,单位安培;i。。为具有正序特征的 ^相n次谐波A相电流瞬时值,单位安培;i"b为具有正序特征的^相n次谐波B相电流瞬 时值,单位安培;i。。为具有正序特征的S相n次谐波C相电流瞬时值,单位安培。
[0049]当进行全谐波检测时,按n=1执行步骤1) -5),获取基波电流,并将输入的=相电 流减去所获取的对应相基波电流即为=相全谐波瞬时值。
[0050] 本发明还提供了一种基于虚拟滤波因子的谐波检测系统,该检测系统包括正变换 虚拟滤波因子构造单元、具有相位补偿的反变换虚拟滤波因子构造单元、正变换单元、虚拟 滤波因子正变换单元、虚拟滤波因子反变换单元和反变换单元,所述正变换单元用于对输 入的=相电流进行正变换W获得a、P静止坐标系电流值,作为n次谐波检测提供静止坐 标系电流值;所述正变换虚拟滤波因子构造单元用于构造正变换虚拟滤波因子C。;所述虚 拟滤波因子正变换单元用于根据正变换虚拟滤波因子C。将正变换后获得的a、P静止坐 标系电流变换到n次谐波虚拟np、nq轴坐标系;反变换虚拟滤波因子构造单元用于构造出 反变换虚拟滤波因子;所述虚拟滤波因子反变换单元用于对n次谐波虚拟np、nq轴坐 标系下的电流信号进行虚拟滤波因子反变换,获取对应a、P静止坐标系瞬时电流;所述 反变换单元对获取的对应a、P静止坐标系瞬时电流进行反变换,使之转换成瞬时的=相 n次谐波电流,从而实现对谐波电流的检测。
[0051]该检测系统还包括幅值补偿单元,该幅值补偿单元输入端与虚拟滤波因子正变换 单元的输出端相连,用于对经虚拟滤波因子正变换单元变换后的电流信号进行幅值补偿和 限幅处理。
[0052] 本发明的有益效果是:本发明根据基波频率、目标谐波次数、谐波运算时刻和反 变换相位补偿角构造正变换虚拟滤波因子C。和反变换虚拟滤波因子根据所检测n次 谐波所属的相序类型,将输入的=相电流进行正变换W获得a、P静止坐标系电流值i。、ie,作为n次谐波检测提供静止坐标系电流值;根据正变换虚拟滤波因子C。将正变换后获 得的i。、if/变换到n次谐波虚拟np、nq轴坐标系;根据反变换虚拟滤波因子对变换到 n次谐波虚拟np、nq轴坐标系的电流信号进行虚拟滤波因子反变换,获取对应a、P静止 坐标系瞬时电流;将n次谐波电流对应a、P静止坐标系瞬时电流进行反变换,使之转换成 瞬时的=相n次谐波电流。
[0053] 本发明通过n次谐波虚拟角度的构建,获得对应次谐波虚拟滤波因子,整个过程 无需电压信号参与锁相角度运算,虚拟角度的获得仅与n次谐波的角频率与计算时刻有 关,克服了之前技术因锁相精度W及电压崎变造成的谐波检测精度降低的问题,并且因无 需电压信号,可适用于不易获得电压信号或无电压信号的场合,增强了检测方法的适用性, 同时因无锁相环计算,仅根据n次谐波的角频率与计算时刻进行简单的乘积运算获得虚拟 角度,运算简单,运算量减少,从而减少检测延时,提高系统实时性能;可进行指定次谐波检 测W及全谐波检测,解决了基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法不能分次检测的问题;
[0054] 通过引入具有相位补偿的反变换虚拟滤波因子构造单元,可对因设备本身延时W 及计算方法造成的延时进行补偿,解决了现有技术检测与控制延时问题,提高系统控制的 实时性能;引入幅值补偿单元,可对因传感器W及计算精度引起的幅值偏差进行补偿,解决 了现有技术检测偏差问题;同时可实现指定次谐波限幅处理,有利于工程控制运用,解决了 现有技术加入限幅处理后,会改变检测信号波形形状,引入新的直流分量,进而补偿设备输 出直流分量等新的问题。
【附图说明】
[00巧]图1是本发明所采用的谐波检测方法的运算原理图;
[0056] 图2是本发明中n次谐波虚拟吨、nq轴坐标关系图;
[0057] 图3是本发明中指定次谐波检测方法的运算原理图;
[005引图4是本发明中全谐波检测方法的运算原理图;
[0059] 图5是本发明中谐波检测方法的流程图。
【具体实施方式】
[0060] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做进一步的说明。
[0061] 本发明的一种基于虚拟滤波因子的谐波检测方法的实施例
[0062] 本发明通过虚拟角度的构造获得虚拟滤波因子,并利用虚拟滤波因子对电流进行 滤波,无需对电压进行锁相运算,避免了电压崎变W及电压锁相精度低造成谐波检测精度 降低的问题。该方法的流程如图5所示,具体包括W下步骤:
[0063] 1.初始化运算参数,包括基波频率fi、检测目标的谐波次数n、n次谐波运算时刻 t。(从t"= 0时刻开始计时)、一个基波周期时间内运算次数m、计时步长At、滑动均值滤 波器中所用队列长度N初始化、队列中数据清零W及已存队列单元个数清零。
[0064] 2.根据基波频率、目标谐波次数、谐波运算时刻和反变换相位补偿角构造正变换 虚拟滤波因子片和反变换虚拟滤波因子。
[0065] 正变换虚拟滤波因子C。的构造过程如下:
[0066] A.根据基波频率fi、目标的谐波次数n、n次谐波运算时刻t。计算正变换虚拟角度 白"
[0067] 0n= 2 31nf山
[006引其中t。取值从0开始,在0到基波周期内按照计时步长At周期性取值,计时步长At则根据基波周期W及一个基波周期时间内谐波检测运算次数m计算获得,公式如下:t。 =tnp+At=tnp+l/(mfi);
[0069] B.对所计算得到的虚拟角度0。进行=角函数运算,获取对应n次谐波的正变换 虚拟S角函数sin0。和cos0。,
[0070] sin白n=sin(2 31nfitn)
[0071] cos白n=cos(2 31nfit。)
[0072] 其中sin0。为n次谐波的正变换虚拟正弦值,cos0。为n次谐波的正变换虚拟余 弦值;
[007引 C.根据获取的虚拟;角函数sin0。和cos0。组建对应n次谐波检测所需的正变 换虚拟滤波因子C。:
[0074] 反变换虚拟滤波因子G购造过程如下:
[0075] a.根据正变换虚拟角度0。和反变换相位补偿角A0。计算反变换虚拟角度R。,
[0076] Rn= 0n+A目n= 2 3Infitn+A0。;
[0077] 其中反变换相位补偿角A0。确定方法为:当被检测的=相n次谐波电流与通过 本发明谐波检测方法检出的=相n次谐波电流相位进行比较,两者相位一致时,输入的反 变换相位补偿角A0。为合适的补偿角。执行运样的比较过程获得反变换相位补偿角A0。 有两种方法:一种通过参数设置的方式,直接外部手动给定相位补偿角A0。,另一种可通 过增加自动修正反变换相位补偿角A0。单元,此单元每次计算完成后获得的瞬时谐波 电流与被检测谐波电流进行闭环比较获得下次谐波检测时新的相位补偿角A0。,此种自 动修正方法较为复杂,本发明实例中采用参数设置的方式,直接外部手动给定相位补偿角 AS。。
[0078] b.对所计算得到的反变换虚拟角度R。进行=角函数运算,获取对应n次谐波的反 变换虚拟S角函数sinR。和cosR。,
[0079] sinRn=sin(白n+A白n) =sin(2 31nfitn+A白n)
[0080] COsRn=cos(白n+A白n) =cos(2 31nfitn+A白n)
[0081] 其中sinR。为n次谐波的反变换虚拟正弦值,cosR。为n次谐波的反变换虚拟余弦 值。
[0082]c.根据获取的虚拟=角函数sinR。和cosR。组建对应n次谐波检测所需的反变换 虚拟滤波因子C,
[008引 3.采集输入的S相电流模拟信号i,、ie、ie,根据所检测n次谐波所属的相序类型, 将采集到的=相电流进行正变换W获得a、P静止坐标系电流值,作为n次谐波检测提供 静止坐标系电流值。
[0084] 本实施例中的正变换包括正负相序正变换P与Clark正变换C32两部分,其中正负 相序正变换P用于根据输入的=相电流iA、ie、it得到具有正序n次谐波特征的=相电流 i。、ib、i。,Clark正变换C32用于正负相序正变换P获得的具有正序n次谐波特征的S相电 流旋转矢量转化到a、P静止坐标系。
[0085] 所述当n次谐波为正序时,
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