一种多频率分次谐波检测方法技术

本发明专利技术公开了一种多频率分次谐波检测方法，通过AD采样环节采集电网电压，再利用锁相环对电网电压进行锁相，得到电网电压频率fpll和相位θ，接着采集负载电流iL，将其与分次谐波检测系统输出量做一个减法运算，再将所得差值输入到多频率开关进行分组，然后将不同组别的信号通过不同的开关频率进行输出；最后将多频率开关输出的信号通过n次谐波带通滤波器，得到被检测的负载电流iL的n次谐波。通过本发明专利技术方法，能够在减少高频控制系统的计算量前提下实现对被检测的负载电流iL各个谐波的分次检测提取。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力电子
，更为具体地讲，涉及一种多频率分次谐波检测方法。
技术介绍
随着电力系统的快速发展，非线性负载得到了大规模的应用，它们在电网中产生了大量的无功和谐波电流。谐波电流的注入会引起电网电流严重畸变、影响电能质量、降低电网使用效率和威胁电气系统的安全运行。因此，谐波检测和抑制有着重大的现实和经济意义。目前，电力系统中的谐波检测方法主要可分为基于频域的检测方法和基于时域的检测方法两大类。频域谐波检测方法主要包括，快速傅里叶变换法(FFT)、离散傅里叶变换法(DFT)和迭代傅里叶变换法(RDFT)。基于傅里叶变换的谐波检测方法可以实现谐波分次检测，使用方便，但存在一个基波周期的延时，属于非实时检测方法，且算法中用到傅里叶变换，计算量较大；迭代傅里叶变换法在动态响应速度方面优于其他傅里叶变换法，但是对于每次谐波的检测需要大量存储空间存储该谐波一个周期内的信号值，且存在迭代误差问题。时域谐波检测方法主要包括，基于基波同步旋转变换(d-q)检测方法、基于谐波同步旋转变换检测方法、基于时域瞬时功率理论(p-q)检测方法。基于基波同步旋转变换(d-q)检测方法通过高通滤波器滤除基波得到谐波，不能进行频率选择；基于谐波同步旋转变换检测方法为了实现选频特性，增加各次谐波的同步变换和低通滤波器，因此计算量显著增大；基于时域瞬时功率理论(p-q)检测方法省去了同步旋转坐标系法中的锁相环，检测精度会受到电压谐波影响。在一些高频控制系统中，通常要求算法在一个控制周期内的计算量尽可能的少，以便保证控制系统能够稳定运行。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供在一些高频控制系统中的一种多频率分次谐波检测方法，通过对被检测信号进行分组，将分组后的信号通过多种不同的频率进行输出，即在多个控制周期内只计算更新一次信号，以达到减少计算量的目的。为实现上述专利技术目的，本专利技术一种多频率分次谐波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、对电网电压Ug进行AD采样，得到采样后的电网电压uaubuc，再利用锁相环对电网电压进行锁相，进而获取电网电压频率fpll：(1.1)、对电网电压uaubuc进行Clarke变换，得到电网电压在静止参考坐标系下的α轴和β轴分量：uαβ＝Tabc-αβ·uabc(1)；其中，uαβ＝[uα,uβ]T表示静止参考坐标系下电网电压的α轴和β轴分量，uabc＝[ua,ub,uc]T表示三相电网电压，表示Clarke变换矩阵；(1.2)、通过Park变换将静止参考坐标系下的α轴和β轴分量变换为同步旋转参考坐标系下的d轴和q轴分量：udq＝Tαβ-dq·uαβ(2)；其中，udq＝[ud,uq]T表示同步旋转参考坐标系下电网电压的d轴和q轴分量，表示Park变换矩阵，其中θ表示锁相环电压控制振荡器Vco输出的同步信号相位；(1.3)、将电网电压q轴分量的给定值与实际电网电压的q轴分量相减，得到误差信号eq：eq＝0-uq(3)；其中，0为电网电压q轴分量的给定值；(1.4)、将误差信号eq送入PI调节器，再将PI调节器的输出与三相电网电压角频率ω相加，得到锁相环电压控制振荡器Vco的输入角频率ω′：ω′＝PI[eq]+ω(4)；其中，PI[*]表示PI调节器；(1.5)、通过PI调节器对误差信号eq的调节，当控制系统运行达到稳态时，Vco的输入角频率ω′和Vco的输出同步信号相位θ将分别跟踪电网电压信号的角频率和相位，从而得到电网电压的频率fpll为：fpll＝ω′/2π(5)；(2)、采集负载电流iL，将其与多频率分次谐波检测系统的输出量做减法运算，得到检测差值信号ΔiL，再将检测差值信号ΔiL输入到多频率采样开关，多频率采样开关对检测差值信号进行不同的频率降低和分组，最后按照不同的频率进行输出；(3)、将经过多频率采样开关降低频率和分组后的检测差值信号输入到对应n次谐波带通滤波器进行n次谐波检测，得到被检测负载电流iL的n次谐波。其中，所述的步骤(2)中，多频率采样开关对检测差值信号ΔiL进行不同的频率降低和分组的方法为：(2.1)、计算多频率采样开关的输入量，即检测差值信号ΔiL：将负载电流iL减去各n次谐波带通滤波器输出总和i′L，得到多频率采样开关的输入量检测差值信号ΔiL：ΔiL＝iL-i′L；(2.2)、多频率采样开关对检测差值信号ΔiL进行频率降低和分组输出：将检测差值信号ΔiL分成k组，每组中经过不同的多频率采样开关Sj{·本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多频率分次谐波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、对电网电压Ug进行AD采样，得到采样后的电网电压uaubuc，再利用锁相环对电网电压进行锁相，进而获取电网电压频率fpll：(1.1)、对电网电压uaubuc进行Clarke变换，得到电网电压在静止参考坐标系下的α轴和β轴分量： uαβ＝Tabc‑αβ·uabc   (1)；其中，uαβ＝[uα,uβ]T表示静止参考坐标系下电网电压的α轴和β轴分量，uabc＝[ua,ub,uc]T表示三相电网电压，表示Clarke变换矩阵；(1.2)、通过Park变换将静止参考坐标系系下的α轴和β轴分量变换为同步旋转参考坐标系下的d轴和q轴分量： udq＝Tαβ‑dq·uαβ   (2)；其中，udq＝[ud,uq]T表示同步旋转参考坐标系下电网电压的d轴和q轴分量，表示Park变换矩阵，其中θ表示锁相环电压控制振荡器Vco输出的同步信号相位；(1.3)、将电网电压q轴分量的给定值与实际电网电压的q轴分量相减，得到误差信号eq： eq＝0‑uq    (3)；其中，0为电网电压q轴分量的给定值；(1.4)、将误差信号e送入PI调节器，再将PI调节器的输出与三相电网电压角频率ω相加，得到锁相环电压控制振荡器Vco的输入角频率ω′： ω′＝PI[eq]+ω   (4)；其中，PI[*]表示PI调节器；(1.5)、通过PI调节器对误差信号eq的调节，当控制系统运行达到稳态时，Vco的输入角频率ω′和Vco的输出同步信号相位θ将分别跟踪电网电压信号的角频率和相位，从而得到电网电压的频率fpll为： fpll＝ω′/2π   (5)；(2)、采集负载电流iL，将其与多频率分次谐波检测系统的输出量做减法运算，得到检测差值信号ΔiL，再将检测差值信号ΔiL输入到多频率采样开关，多频率采样开关对检测差值信号进行不同的频率降低和分组，最后按照不同的频率进行输出；(3)、将经过多频率采样开关降低频率和分组后的检测差值信号输入到对应n次谐波带通滤波器进行n次谐波检测，得到被检测负载电流iL的n次谐波。...

【技术特征摘要】
1.一种多频率分次谐波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、对电网电压Ug进行AD采样，得到采样后的电网电压uaubuc，再利用锁相环对电网电压进行锁相，进而获取电网电压频率fpll：(1.1)、对电网电压uaubuc进行Clarke变换，得到电网电压在静止参考坐标系下的α轴和β轴分量：uαβ＝Tabc-αβ·uabc(1)；其中，uαβ＝[uα,uβ]T表示静止参考坐标系下电网电压的α轴和β轴分量，uabc＝[ua,ub,uc]T表示三相电网电压，表示Clarke变换矩阵；(1.2)、通过Park变换将静止参考坐标系系下的α轴和β轴分量变换为同步旋转参考坐标系下的d轴和q轴分量：udq＝Tαβ-dq·uαβ(2)；其中，udq＝[ud,uq]T表示同步旋转参考坐标系下电网电压的d轴和q轴分量，表示Park变换矩阵，其中θ表示锁相环电压控制振荡器Vco输出的同步信号相位；(1.3)、将电网电压q轴分量的给定值与实际电网电压的q轴分量相减，得到误差信号eq：eq＝0-uq(3)；其中，0为电网电压q轴分量的给定值；(1.4)、将误差信号e送入PI调节器，再将PI调节器的输出与三相电网电压角频率ω相加，得到锁相环电压控制振荡器Vco的输入角频率ω′：ω′＝PI[eq]+ω(4...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢川，董振华，张刚，郑宏，邹见效，徐红兵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：四川;51