一种交流单相电压的解算方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种交流单相电压的解算方法及装置，在上一周期的解算频率下，求解该解算频率对应解算周期下的低频量的平均值，得到当前周期的压差；所述低频量为采集的交流单相电压和上一周期解算余弦量的乘积；根据当前周期的压差，得到当前周期的角速度；将所述当前周期的角速度进行积分，得到当前周期的解算相位；求当前周期的解算相位的余弦值，得到当前周期的解算余弦量；根据所述当前周期的角速度，得到当前周期的解算频率。本发明专利技术采用一种闭环控制的思想，对交流单相电压进行解算，避免了现有技术解算过程中繁琐的锁相、傅里叶变换等过程，能够准确获取交流单相电压的相位、频率及正交波。

A method and device for Calculating AC single-phase voltage

The present invention relates to a method and device for calculating AC single-phase voltage. Under the calculating frequency of the previous cycle, the voltage difference of the current cycle can be obtained by calculating the average value of the low frequency corresponding to the calculating frequency, which is the product of the collected AC single-phase voltage and the calculating cosine of the previous cycle. The pressure difference of the preceding period obtains the angular velocity of the current period; integrates the angular velocity of the current period to obtain the resolving phase of the current period; calculates the cosine value of the resolving phase of the current period to obtain the resolving cosine of the current period; and obtains the resolving frequency of the current period according to the angular velocity of the current period. The invention adopts a closed-loop control idea to calculate the AC single-phase voltage, avoids the tedious process of phase-locked and Fourier transform in the calculation process of the prior art, and can accurately obtain the phase, frequency and orthogonal wave of the AC single-phase voltage.

【技术实现步骤摘要】
一种交流单相电压的解算方法及装置
本专利技术属于继电保护
，具体涉及一种交流单相电压的解算方法及装置。
技术介绍
随着科技的发展，电力在生活及生产的作用中日益突显。若能够准确、快速求解单相交流电压的频率、相位、正交向量，将大大提升电网运行控制的性能。目前常采用锁相环技术来获得电网电压的幅值、频率和相位。现有的锁相环技术，主要有以下两种：一种是通过构造电网电压信号的虚拟正交波形，通过旋转坐标变换将交流信号转换为直流信号进行控制。傅里叶变换则是根据函数由不同频率的正弦函数的叠加的原理，求取基波函数的过程。该方法基于理想单相交流电压模型，在输入的信号存在谐波干扰和直流偏移时就无法获得准确的频率、相位及正交信号信息。一种是对单相交流电压信号直接进行锁相的，例如基于卡尔曼滤波的锁相环技术，传输延时锁相环技术，增强型锁相环技术，基于全通滤波器的锁相环技术等。例如，授权公告号为CN103558436B的专利公开了一种基于单相锁相环算法的检测电网电压幅值、频率和相角的方法，该方法基于锁相环技术来对单相电压进行求解，在锁相环的输入侧加入延时移相环节，来消除直流偏移和奇次谐波。但是，该方法在计算需要数据多解算，时延较长，不能满足现在智能设备快捷的判断要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种交流单相电压的解算方法及装置，用以解决现有技术的方法解算复杂、速度慢的问题。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案为：本专利技术的一种交流单相电压的解算方法，包括如下方法方案：方法方案一，包括如下步骤：在上一周期的解算频率下，求解该解算频率对应解算周期下的低频量的平均值，得到当前周期的压差；所述低频量为采集的交流单相电压和上一周期解算余弦量的乘积；根据当前周期的压差，得到当前周期的角速度；将所述当前周期的角速度进行积分，得到当前周期的解算相位；求当前周期的解算相位的余弦值，得到当前周期的解算余弦量；根据所述当前周期的角速度，得到当前周期的解算频率。方法方案二，在方法方案一的基础上，解算频率的初值为50Hz，解算余弦量的初值为1。方法方案三，在方法方案一的基础上，将当前周期的压差经过PID控制器进行调节控制，得到所述当前周期的角速度。方法方案四，在方法方案一的基础上，还包括将得到的当前周期的解算相位映射到[0,2π)区间的步骤。方法方案五，在方法方案四的基础上，将得到当前周期的解算相位对2π取余。方法方案六，在方法方案四的基础上，还包括将映射到[0,2π)区间后的相位经过正弦生成器，得到当前周期的解算正弦量的步骤。方法方案七，在方法方案一的基础上，将所述当前周期的角速度除以2π，得到所述当前周期的解算频率。方法方案八，在方法方案七的基础上，还包括将得到的当前周期的解算频率依次进行斜率限制、低通滤波的步骤。方法方案九，在方法方案八的基础上，斜率为：k为斜率，xr为当前采样值，xs为最近历史数据，a为步长。方法方案十，在方法方案八的基础上，低通滤波的频率为交流单相电压理论频率的一半。本专利技术还提供了一种交流单相电压的解算装置，包括如下装置方案：装置方案一，包括处理器，所述处理器用于执行指令实现如下方法：在上一周期的解算频率下，求解该解算频率对应解算周期下的低频量的平均值，得到当前周期的压差；所述低频量为采集的交流单相电压和上一周期解算余弦量的乘积；根据当前周期的压差，得到当前周期的角速度；将所述当前周期的角速度进行积分，得到当前周期的解算相位；求当前周期的解算相位的余弦值，得到当前周期的解算余弦量；根据所述当前周期的角速度，得到当前周期的解算频率。装置方案二，在装置方案一的基础上，解算频率的初值为50Hz，解算余弦量的初值为1。装置方案三，在装置方案一的基础上，将当前周期的压差经过PID控制器进行调节控制，得到所述当前周期的角速度。装置方案四，在装置方案一的基础上，还包括将得到的当前周期的解算相位映射到[0,2π)区间的步骤。装置方案五，在装置方案四的基础上，将得到当前周期的解算相位对2π取余。装置方案六，在装置方案四的基础上，还包括将映射到[0,2π)区间后的相位经过正弦生成器，得到当前周期的解算正弦量的步骤。装置方案七，在装置方案一的基础上，将所述当前周期的角速度除以2π，得到所述当前周期的解算频率。装置方案八，在装置方案七的基础上，还包括将得到的当前周期的解算频率依次进行斜率限制、低通滤波的步骤。装置方案九，在装置方案八的基础上，斜率为：k为斜率，xr为当前采样值，xs为最近历史数据，a为步长。装置方案十，在装置方案八的基础上，低通滤波的频率为交流单相电压理论频率的一半。本专利技术的有益效果：本专利技术的交流单相电压的解算方法及装置，设定解算频率的初值为50Hz，设定解算余弦量的初值为1，采用一种闭环控制的思想，对交流单相电压进行解算，得到交流单相电压的解算相位、解算频率和解算余弦量(即正交波)，避免了现有技术解算过程中繁琐的锁相、傅里叶变换等过程，不仅能够准确获取交流单相电压的相位、频率及正交波，而且具备计算速度快、连续性好的优点，能够广泛应用于交流单相电源并网及电能变换领域，具有较高的实用性。附图说明图1是本专利技术的交流单相电压的解算方法控制框图；图2是本专利技术的交流单相电压的解算方法流程图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明。本专利技术提供了一种交流单相电压的解算装置，该装置包括处理器，所述处理器用于执行指令实现本专利技术的交流单相电压的解算方法，该方法的最佳实施例的流程图如图2所示。Step1，在系统初始化的过程中，完成“频率＝50、余弦量＝1”的初始值的赋值，即设定频率为50，设定余弦量为1，以该设定频率为解算频率、以该设定余弦量为解算余弦量进行解算工作，进入Step2。Step2，判断解算频率是否小于0.000001：若小于，则说明频率太小，甚至有可能是0，若直接使用0的话将导致周期计算错误，故此时直接使频率为0.000001(该值可变化，根据需求设定)的解算频率；若大于等于，直接使用当前解算频率即可。根据得到的解算频率，计算得到解算周期，周期为频率的倒数。Step3，在上一周期的解算周期下，求解该解算频率对应解算周期下的低频量的平均值，得到当前周期的压差；其中，低频量为采集的交流单相电压和上一周期的解算余弦量的乘积。具体的，可采用如下方法获得压差：1)计算第一低频量并积分，得到第一低频量积分；低频量＝电压采样值*解算余弦，即3)计算周期平均值，周期平均值＝第一低频量积分—第二低频量积分；4)计算当前周期的压差，压差＝周期平均值*频率。Step4，将当前周期的压差经过PID控制器进行PID控制，计算得到当前周期的角速度。Step5，将当前周期的角速度进行积分，得到当前周期的初始解算相位。判断当前周期的初始解算相位是否在[0,2π)范围内，若不在该范围内，则将其映射到[0,2π)范围内。具体方法可为以下两种：1)使初始解算相位减去k*2π(k值根据初始相位的大小进行设定)，使得初始解算相位减去k*2π后的结果在[0,2π)范围内，即为解算相位。2)对初始解算相位除以2π并取余，便可得到映射到[0,2π)范围内的解算相位。Step6，将得到的当前周期的解算相位分别经过余弦本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交流单相电压的解算方法，其特征在于，包括如下步骤：在上一周期的解算频率下，求解该解算频率对应解算周期下的低频量的平均值，得到当前周期的压差；所述低频量为采集的交流单相电压和上一周期解算余弦量的乘积；根据当前周期的压差，得到当前周期的角速度；将所述当前周期的角速度进行积分，得到当前周期的解算相位；求当前周期的解算相位的余弦值，得到当前周期的解算余弦量；根据所述当前周期的角速度，得到当前周期的解算频率。

【技术特征摘要】
1.一种交流单相电压的解算方法，其特征在于，包括如下步骤：在上一周期的解算频率下，求解该解算频率对应解算周期下的低频量的平均值，得到当前周期的压差；所述低频量为采集的交流单相电压和上一周期解算余弦量的乘积；根据当前周期的压差，得到当前周期的角速度；将所述当前周期的角速度进行积分，得到当前周期的解算相位；求当前周期的解算相位的余弦值，得到当前周期的解算余弦量；根据所述当前周期的角速度，得到当前周期的解算频率。2.根据权利要求1所述的交流单相电压的解算方法，其特征在于，解算频率的初值为50Hz，解算余弦量的初值为1。3.根据权利要求1所述的交流单相电压的解算方法，其特征在于，将当前周期的压差经过PID控制器进行调节控制，得到所述当前周期的角速度。4.根据权利要求1所述的交流单相电压的解算方法，其特征在于，还包括将得到的当前周期的解算相位映射到[0,2π)区间的步骤。5.根据权利要求4所述的交流单相电压的解算方法，其特征在于，将得到的当前周期的解算相位对2π取余。6.根据权利要求4所述的交流单相电压的解算方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：李红刚，王旭昊，田素立，刘德林，王海明，王艳领，代兴华，
申请(专利权)人：许继集团有限公司，许昌许继风电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南,41