一种LES双模快速电网基波幅值检测方法及双模检测器技术

本发明专利技术提供了一种LES双模快速电网基波幅值检测方法，包括如下步骤：S1，建立LES滤波器通用模型；S2，通过设计不同的实际采样次数N和采样周期Ts，建立快速、慢速两组LES滤波器；S3，将某相电网电压信号分别送入快速LES滤波器和慢速LES滤波器中，求出一个快速LES检测值和一个慢速LES检测值；S4，求出快速、慢速LES检测值的差值的绝对值；S5，将绝对值送入滞环比较器，若大于滞环上限，则将快速LES检测值作为终值输出；若小于滞环下限，则将慢速LES检测值作为终值输出。本发明专利技术双模型电网基波幅值检测方法，使电网基波幅值检测时间小于四分之一周波，同时有效抑制低次谐波对检测精度的影响，提升稳态检测精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电网基波幅值检测
，尤其是涉及一种LES双模快速电网基波幅值检测方法及双模检测器。
技术介绍
动态电压恢复器、光伏逆变器、风电变流器、储能逆变器等电力电子变换设备均需实时检测电网基波幅值，以便快速调整控制模式或控制参数，使变流产品保持优质输出性能。现有的传统检测方法速度较慢，至少需要半个电网周波(10ms)，无法满足高性能变换器控制策略的需求。LES滤波器(也称最小方差滤波器)作为一种新型基波幅值检测方法，在理论上可在两个采样周期内完成交流信号的基波幅值检测，然而，实际中电网存在一定谐波干扰，严重影响了LES的检测精度。为了减小电网低次谐波对检测精度的影响，只能牺牲LES的检测速度，工业中根据实际电网情况，一般将LES的检测速度设置在四分之一到半电网周波内(5～10ms)。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种LES双模快速电网基波幅值检测方法，以有效减小电网基波幅值检测时间，同时有效抑制低次谐波对检测精度的影响。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种LES双模快速电网基波幅值检测方法，包括如下步骤：S1，建立LES滤波器通用模型；S2，通过设计不同的实际采样次数N和采样周期Ts，建立快速、慢速两组LES滤波器；S3，将某相电网电压信号分别送入快速LES滤波器和慢速LES滤波器中，求出一个快速LES检测值和一个慢速LES检测值；S4，求出快速、慢速LES检测值的差值的绝对值；S5，将绝对值送入滞环比较器，若大于滞环上限，则将快速LES检测值作为终值输出；若小于滞环下限，则将慢速LES检测值作为终值输出。优选的，所述步骤S1中建立LES滤波器通用模型的方法包括如下步骤：S11，建立一个长度为N+1的用以保留电网电压u(t)每次采样的瞬时值的采样窗，其中，N是一个自然数，表示实际采样次数；通过采样窗可得U矩阵，如下：U＝[u(t0)u(t0-Ts)u(t0-2Ts)...u(t0-NTs)]T(1)式中，Ts表示采样周期；t0表示初次采样时间，一般设t0＝0；上标T表示矩阵的转置；S12，建立原始系数矩阵A，并根据A计算系数矩阵C，其中A=sin(ωt0)cos(ωt0)sin[ω(t0-Ts)]cos[ω(t0-Ts)]sin[ω(t0-2Ts)]cos[ω(t0-2Ts)]......sin[ω(t0-NTs)]cos[ω(t0-NTs)]---(2)]]>式中，ω＝100π，为电网电压基波角频率；C＝(ATA)-1AT(3)式中，上标-1表示矩阵的逆；S13，计算电网基波幅值，根据U矩阵和C矩阵，计算X矩阵为：X＝CU(4)计算所得的X矩阵，X＝[X1,X2],X1和X2为X矩阵中的元素，由此得出电网基波幅值Vm为Vm=X12+X22---(5).]]>优选的，所述步骤S2包括如下步骤：S21，设计N和Ts的理论最值：若使X矩阵有唯一解，则需A矩阵的行数大于X矩阵的行数，因此N存在最小值，即N≥1；若实现对基波频率的完整复现，则采样频率至少为基波频率的2倍，一般工程上取10倍以上，因此Ts存在最大值，即Ts≤1/(500Hz)＝2ms；S22，根据期望响应时间，设计快速LES滤波器的参数；将LES滤波器近似等效为一阶低通滤波器，则响应时间近似为(N+1)Ts，为保证基波幅值检测的快速性，要求响应时间小于等于四分之一电网周期，即≤5ms，因此得出(N+1)Ts≤0.005(6)S23，根据期望截止频率，设计慢速LES滤波器的参数；将LES滤波器近似等效为一阶低通滤波器，则截至频率近似为1/[(N+1)Ts]，为保证基波幅值检测的抗谐波扰动性，要求截止频率小于等于基波频率，即≤50Hz，因此得出1/[(N+1)Ts]≤50⇒(N+1)Ts≥0.02---(7)]]>S24，根据数字处理器DSP芯片的实际采样周期Ts，计算快速、慢速LES滤波器的N值，在实际应用中，Ts由数字处理器DSP的采样周期决定，往往设为某一固定值；因此将实际Ts值代入式(6)，并取不等式上限，得出快速LES滤波器的N值；将实际Ts值代入式(7)，并取不等式下限，得出慢速LES滤波器的N值；设计所得N和Ts值必须满足本步骤S21的理论最值约束条件，即：N≥1且Ts≤2ms，否则设计结果按理论最值极限选取。优选的，所述滞环下限值设为接近0的值，滞环上限值设为三倍的检测误差值。相对于现有技术，本专利技术所述检测方法具有以下优势：(1)本专利技术提出一种双模型电网基波幅值检测方法，使电网基波幅值检测时间小于四分之一周波(＜5ms)，同时有效抑制低次谐波对检测精度的影响，提升稳态检测精度。(2)本专利技术在基础模型设计中，选用最小方差滤波器(LES滤波器)，提出滤波参数的设计方法与优化原则，进一步提高了检测速度。本专利技术的另一目的在于提出一种根据上述的LES双模快速电网基波幅值检测方法设计的双模检测器，以提高检测速度，而且可有效抑制电网谐波干扰。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种双模检测器，包括快速LES滤波器、慢速LES滤波器、绝对值计算单元、滞环比较器和二选一数据选择器，所述快速LES滤波器和慢速LES滤波器的输入端用于连接电网的某相电压，输出端同时连接绝对值计算单元和二选一数据选择器的输入端，所述绝对值计算单元的输出端连接滞环比较器的输入端，滞环比较器的输出端连接二选一数据选择器的控制端。优选的，通过数字处理器DSP嵌入所述快速LES滤波器和慢速LES滤波器。所述双模检测器与上述检测方法相对于现有技术所具有的优势相同，在此不再赘述。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述双模检测器的原理图；图2为本专利技术实施例所述实际电网某相电压的谐波分析图；图3为本专利技术实施例所述检测方法的检测效果波形图，其中，中间的正弦波为实际电网电压，连接正弦波的波峰处的曲线为基波幅值检测结果。具体实施方式需要说明的是，在不冲突的情况下，本专利技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本专利技术。本专利技术根据上述的LES双模快速电网基波幅值检测方法设计的双模检测器的一实施例，如图1所示，包括快速LES滤波器、慢速LES滤波器、绝对值计算单元、滞环比较器和二选一数据选择器，所述快速LES滤波器和慢速LES滤波器的输入端用于连接电网的某相电压，输出端同时连接绝对值计算单元和二选一数据选择器的输入端，所述绝对值计算单元的输出端连接滞环比较器的输入端，滞环比较器的输出端连接二选一数据选择器的控制端。通过数字处理器DSP嵌入所述快速LES滤波器和慢速LES滤波器。按照上述步骤S1、S2设计所述快速LES滤波器和慢速LES滤波器的参数。本专利技术的一实施例，选择的数字处理器DSP本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种LES双模快速电网基波幅值检测方法，其特征在于包括如下步骤：S1，建立LES滤波器通用模型；S2，通过设计不同的实际采样次数N和采样周期Ts，建立快速、慢速两组LES滤波器；S3，将某相电网电压信号分别送入快速LES滤波器和慢速LES滤波器中，求出一个快速LES检测值和一个慢速LES检测值；S4，求出快速、慢速LES检测值的差值的绝对值；S5，将绝对值送入滞环比较器，若大于滞环上限，则将快速LES检测值作为终值输出；若小于滞环下限，则将慢速LES检测值作为终值输出。

【技术特征摘要】
1.一种LES双模快速电网基波幅值检测方法，其特征在于包括如下步骤：S1，建立LES滤波器通用模型；S2，通过设计不同的实际采样次数N和采样周期Ts，建立快速、慢速两组LES滤波器；S3，将某相电网电压信号分别送入快速LES滤波器和慢速LES滤波器中，求出一个快速LES检测值和一个慢速LES检测值；S4，求出快速、慢速LES检测值的差值的绝对值；S5，将绝对值送入滞环比较器，若大于滞环上限，则将快速LES检测值作为终值输出；若小于滞环下限，则将慢速LES检测值作为终值输出。2.根据权利要求1所述的LES双模快速电网基波幅值检测方法，其特征在于：所述步骤S1中建立LES滤波器通用模型的方法包括如下步骤：S11，建立一个长度为N+1的用以保留电网电压u(t)每次采样的瞬时值的采样窗，通过采样窗可得U矩阵，如下：U＝[u(t0)u(t0-Ts)u(t0-2Ts)...u(t0-NTs)]T(1)式中，t0表示初次采样时间，上标T表示矩阵的转置；S12，建立原始系数矩阵A，并根据A计算系数矩阵C，其中A=sin(ωt0)cos(ωt0)sin[ω(t0-Ts)]cos[ω(t0-Ts)]sin[ω(t0-2Ts)]cos[ω(t0-2Ts)]......sin[ω(t0-NTs)]cos[ω(t0-NTs)]---(2)]]>式中，ω＝100π，为电网电压基波角频率；C＝(ATA)-1AT(3)式中，上标-1表示矩阵的逆；S13，计算电网基波幅值，根据U矩阵和C矩阵，计算X矩阵为：X＝CU(4)计算所得的X矩阵，X＝[X1,X2...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵家欣，侯立军，问虎龙，谷兴华，赵耀，
申请(专利权)人：天津瑞能电气有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12