正负序提取方法技术

本发明专利技术公开了一种正负序提取方法，包括低通滤波和恒功率park变换、几何坐标转换、几何坐标求解，本发明专利技术提出的正负序提取方法，具有和瞬时值解析结算一样的快速性；同时可在解析过程中加上低通滤波来应对谐波、采样误差和频率突变等工况，从而具有更好的快速性和稳定性。快速和稳定的提取电网电压中的正负序分量，在新能源行业中有其重要的意义，在电网故障时，能够使逆变器能够快速的应对电网故障，并且根据相应的要求发出或吸收相应的无功支撑来电网的恢复，使发电装置顺利的穿越电网故障，对电网的适应能力强，减少发电装置的解列情况发生，避免电网故障的进一步加剧。

Positive and negative sequence extraction method

The invention discloses a positive and negative sequence extraction method, which includes low pass filter and constant power park transform, geometric coordinate conversion and geometric coordinate solving. The method of positive and negative sequence extraction proposed by the invention has the same speed as instantaneous value analysis and settlement, and also can be added to the analysis process to deal with harmonic and sampling errors. It has better speed and stability when operating conditions such as difference and frequency mutation. The fast and stable extraction of positive and negative sequence components in the grid voltage has its important significance in the new energy industry. In the case of power grid failure, the inverter can make the inverter respond quickly to the fault of the power grid, and send or absorb the recovery of the corresponding reactive power support caller network according to the corresponding requirements, so that the power generation device can pass through the electricity smoothly. Network failures, strong adaptability to the power grid, reduce the generation of power generation equipment to occur, to avoid further aggravation of the power grid fault.

【技术实现步骤摘要】
正负序提取方法
本专利技术涉及三相电信号处理领域，尤其涉及三相电正负序提取方法。
技术介绍
电网电压不对称是普遍现象，在电力系统电能质量检测、电机矢量控制、新能源发电等工程中，常常需要提取三相交流电压电流的正负序分量，针对电流中的负序成分进行抑制。目前，在三项系统的信号提取装置中，基于d-q坐标轴系变换的SRF-PLL(PhsaeLockedLoopBasedOnSynchronizationReferenceFrace，同步参考坐标系锁相环)结构具有良好的动态响应速度，在电网电压对称的理想工况下能够较好地检测出基波正序分量。但在电网电压不对称的非理想工况下，使用SRF-PLL结构时，负序分量会在d-q轴分量中产生100Hz的2倍工频波动，这不仅对正序分量的幅值提取产生影响，还会对相位检测造成误差。为了解决这个问题，可以通过降低SRF-PLL反馈环路滤波器带宽的方法来抑制2倍工频波动分量的影响，但这样会降低动态响应速度，还可以通过加入特定频率的陷波器来消除电网电压不对称时d-q轴分量中的2倍工频波动量。但在频率变化时陷波器的滤波效果会受到影响，并且该方案不能检测出基波负序分量的幅值和相位。中国专利(申请号：201610338901.0)公开了多通道的电网电压同步信号提取装置及方法，所述多通道的电网电压同步信号提取装置及方法包括α-β静止坐标系变换电路Tαβ，不同频率的正负序d-q同步旋转坐标系变换电路ejωt、e-jωt、ej5ωt和e-j7ωt,减法器，PI调节器，积分器，比例运算器；该专利技术的不足：1、需要获取不同频率信号的相位，该过程存在延时，实时性不够好；2、不同频率的信号的提取受制于采样频率，信号频率越高，需要的采样频率越高，该方案应用在低采样频率下，提取存在的误差很大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种正负序提取方法，解析速度快，不存在延时；且与采样频率无关，适用范围广。为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种正负序提取方法，所述正负序提取用于提取三相交流电压电流的正负序分量，将在三相静止坐标系下的三相电压信号中基波正序和负序成分转换到旋转坐标系中几何图形，利用几何逻辑关系求解正负序分量，在三相电压信号的三项静止坐标系下的Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)，恒功率park变换，其特征在于：所述Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)可以表示为：其中，Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)为三相电压，Up和Un为正负序幅值，θp和θn为正负序的初始相位，ω为正负序旋转角速度；步骤1、通过恒功率park变换，将所述Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)变换到2相旋转坐标系下，所述变换后正序旋转坐标系下的电压dq轴分量为：其中，所述park变换的变换矩阵为C3s/2r，如公式Ⅲ所示：所述Upd＝Up*cos(θp)、所述Upq＝Up*sin(θp)，Upd为电压中的正序成分在正序d轴上的分量，Upq为电压中的正序成分在正序q轴上的分量；步骤2、由公式Ⅱ可知，在正序旋转坐标系中，正序分量为直流量，负序分量表现为以角速度2ω顺时针旋转的交流量，同时，正序分量Upd和Upq为固定值，反映在几何图坐标轴dq轴中，则设A点为正序Up在正序旋转坐标系下中的第一象限中的分量，位置固定不变，坐标原点O到A的距离为正序幅值Up，负序Un是以A点为圆心、Un的幅值为半径、角速度为2ω顺时针旋转的圆；步骤3、设以相同时间间隔ΔT采样，取所述圆上的一点C，为时间t时刻的采样点，取另一个点D为时间(t-nΔT)时刻的采样值，由此，求Upd和Upq值的问题就等效为：已知圆上的任意两点C和D，圆心角∠CAD，求所述A点的横坐标和纵坐标，所述A点的横坐标即为Upd，所述A点的纵坐标即为Upq。优选的，所述点C的坐标为D点坐标为所述圆心角∠CAD为2ωnΔT；所述点C的横坐标为：纵坐标为：所述点D的横坐标为：纵坐标为：步骤4、为了方便计算，设点D和点C的横纵坐标大于点A的横纵坐标，设有一条经过点C且平行于d轴的线，交q轴正半轴于点B，交圆于点E；由点A做直线BC的垂线交直线BC于点F，由点D做直线BC的垂线交直线BC于点G，所述∠DEC为圆A上弧CD的圆周角，所述∠DAC为圆A上弧CD的圆心角，可得：则由几何关系可知：点A的横坐标为因为故可由公式Ⅳ、公式Ⅴ和公式Ⅷ可得：同理，可得：所述公式Ⅸ和公式Ⅹ即为所求点A的横纵坐标，即所述三相电压正序部分在正序旋转坐标系下的分量。优选的，还包括滤波过程，所述正负序提取方法在将信号进行park变换之前进行滤波处理，所述滤波器为低通滤波器。优选的，所述低通滤波采用电网电压D轴定向控制。本专利技术的有益效果：本专利技术是在旋转坐标系下的解析法，具体和瞬时值解析计算一样的快速性，同时可在解析过程中加上低通滤波应对谐波，采样误差，频率突变等工况，从而比以前的方案具有快速性和稳定性的兼顾。附图说明图1为公式Ⅱ反映在dq轴坐标系中的几何图形；图2为步骤3反映在dq轴坐标系中的几何图形；图3为公式Ⅳ、公式Ⅴ、公式Ⅵ、公式Ⅶ和式Ⅷ所依据的几何图；图4为所述专利技术加入低通滤波的流程图；图5为所述专利技术采用电网电压D轴定向控制之后的加入了低通滤波的流程图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行进一步描述：图1为公式Ⅱ反映在dq轴坐标系中的几何图形；图2为步骤3反映在dq轴坐标系中的几何图形；图3为公式Ⅳ、公式Ⅴ、公式Ⅵ、公式Ⅶ和公式Ⅷ所依据的几何图；图4为所述专利技术加入低通滤波的流程图；图5为所述专利技术采用电网电压D轴定向控制之后的加入了低通滤波的流程图。本专利技术提出了一种正负序提取方法，所述正负序提取用于提取三相交流电压电流的正负序分量，将在三相静止坐标系下的三相电压信号中基波正序和负序成分转换到旋转坐标系中几何图形，利用几何逻辑关系求解正负序分量，在三相电压信号的三项静止坐标系下的Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)，恒功率park变换，其特征在于：所述Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)可以表示为：其中，Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)为三相电压，Up和Un为正负序幅值，θp和θn为正负序的初始相位，ω为正负序旋转角速度；步骤1、通过恒功率park变换，将所述Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)变换到2相旋转坐标系下，所述变换后正序旋转坐标系下的电压dq轴分量为：其中，所述park变换的变换矩阵为C3s/2r，如公式Ⅲ所示：所述Upd＝Up*cos(θp)、所述Upq＝Up*sin(θp)，Upd为电压中的正序成分在正序d轴上的分量，Upq为电压中的正序成分在正序q轴上的分量；步骤2、由公式Ⅱ可知，在正序旋转坐标系中，正序分量为直流量，负序分量表现为以角速度2ω顺时针旋转的交流量，同时，正序分量Upd和Upq为固定值，反映在几何图坐标轴dq轴中，如图1所示，则设A点为正序Up在正序旋转坐标系下中的第一象限中的分量，位置固定不变，坐标原点O到A的距离为正序幅值Up，负序Un是以A点为圆心、Un的幅值为半径、角速度为2ω顺时针旋转的圆；步骤3、如图2所示，设以相同时间间隔ΔT采样，取所述圆上的一点C，为时间t时刻的采样点，取另一个点D为时间(t-nΔT)时刻的采样值，由此，求Upd和Upq值的问题就等效为：已知圆上的任意两点C和D，圆心本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种正负序提取方法，所述正负序提取用于三相交流电网，将在三相静止坐标系下的三相电压信号中基波正序和负序成分转换到旋转坐标系中几何图形，利用几何逻辑关系求解正负序分量，在三相电压信号的三项静止坐标系下的Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)，恒功率park变换，其特征在于：所述Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)可以表示为：

【技术特征摘要】
1.一种正负序提取方法，所述正负序提取用于三相交流电网，将在三相静止坐标系下的三相电压信号中基波正序和负序成分转换到旋转坐标系中几何图形，利用几何逻辑关系求解正负序分量，在三相电压信号的三项静止坐标系下的Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)，恒功率park变换，其特征在于：所述Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)可以表示为：其中，Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)为三相电压，Up和Un为正负序幅值，θp和θn为正负序的初始相位，ω为正负序旋转角速度；步骤1、通过恒功率park变换，将所述Ua(t)、Ub(t)和Uc(t)变换到2相旋转坐标系下，所述变换后正序旋转坐标系下的电压dq轴分量为：其中，所述park变换的变换矩阵为C3s/2r，如(公式Ⅲ)所示：所述Upd＝Up*cos(θp)、所述Upq＝Up*sin(θp)，Upd为电压中的正序成分在正序d轴上的分量，Upq为电压中的正序成分在正序q轴上的分量；步骤2、由(公式Ⅱ)可知，在正序旋转坐标系中，正序分量为直流量，负序分量表现为以角速度2ω顺时针旋转的交流量，同时，正序分量Upd和Upq为固定值，反映在几何图坐标轴dq轴中，则设A点为正序Up在正序旋转坐标系下中的第一象限中的分量，位置固定不变，坐标原点O到A的距离为正序幅值Up，负序Un是以A点...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：浙江日风电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33