一种电网相位检测系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种电网相位检测系统，包括电压检测环节，低通滤波环节，陷波环节，还包括幅值检测环节，所述的低通滤波环节和陷波环节内嵌在锁相环中；还包括了其相位检测方法，本发明专利技术通过内嵌的低通滤波环节和陷波环节，在无需考虑相位延时影响的前提下，实现对电网电压低频、中高频谐波分量的抑制，且简化调节器参数整定的过程。

【技术实现步骤摘要】
一种电网相位检测系统及方法
本专利技术属于信号检测领域，具体涉及一种电网相位检测系统及方法，适于需要检测电网电压频率和相位的场所，特别适于电网谐波治理和新能源入网领域。
技术介绍
电网相位检测的研究主要围绕提高相位检测动态响应特性和谐波抑制能力两方面进行。其中设置适当的调节器参数、提高采样计算频率等措施来提高电网电压突变情况下相位检测响应的速度；通过对采样电压进行前馈滤波、解耦控制，可以实现对电网电压各频率分量的提取，进而利用提取出的正序分量得到电网相位信息。根据相位检测超调和响应时间的要求，调节器参数可以利用“极点配置”的方法确定；但会受电网电压幅值的影响，不同电压幅值下的最优参数会发生变化。对采样电压进行前馈滤波会引起相位的延迟，需要对相位检测进行补偿；对电压各频率分量进行提取时，解耦控制会增加状态观测器的阶数，方法复杂，控制困难。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于提供一种电网相位检测系统，通过在锁相环内部嵌入低通滤波环节和陷波环节，简化调节器参数整定过程，且在提高宽频段范围谐波抑制效果的同时，降低检测系统的复杂性。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种电网相位检测系统，包括电压检测环节，用于输入电网采样得到的三相电压；低通滤波环节，用于抑制电网中的高频谐波信号；陷波环节，用于吸收电网中特定的低频谐波信号；幅值检测环节，用于检测电网电压幅值；还包括锁相环环节，用于降低电网中各频次谐波信号对相位检测结果的影响；所述的低通滤波环节和陷波环节内嵌在锁相环中。其中，所述的低通滤波环节为截止频率可调可设的一阶低通滤波器。其中，所述的低通滤波环节为截止频率可调可设的二阶及以上阶数的低通滤波器。其中，所述的陷波环节为振荡环节阻尼系数、截止频率和凹口中心频率可调可设的二阶凹口阻尼器。其中，所述的低通滤波环节的输出为陷波环节的输入。其中，所述的陷波环节的输出为低通滤波环节的输入。本专利技术的目的之二在于提供一种基于上述电网相位检测系统的检测方法，步骤为：a），电压检测环节将从电网采样得到的三相电压，经过变换得到锁相环的输入，其中；b），对输入电网的相位信号和输出信号进行比较，得到包含低频和中高频谐波分量的；c），经由低通滤波环节按照公式得到包含低频谐波分量的，其中为低通滤波器截止频率；d），经由陷波环节得到仅含直流分量的，陷波环节公式为，其中为陷波器阻尼系数，为陷波器截止频率，为陷波器凹口中心频率；e），幅值检测环节通过对输入电压进行均方根运算得到电网电压幅值；f)，经过归一化处理后得到；g），经过比例积分环节得到电网角速度,和分别为锁相环比例系数和积分系数；h)，经过积分处理后得到。所述的一种电网相位检测方法，其低通滤波环节和陷波环节配合削弱电网电压特定低频和中高频谐波分量对相位检测的影响。本专利技术的有益效果是：低通滤波环节对电网高频谐波信号具有较强的抑制作用，陷波环节对电网特定低频谐波信号表现出“完全吸收”的特性，低通滤波环节和陷波环节内嵌在锁相环中，低通滤波环节的输出作为为陷波环节的输入，大大降低了电网各频次谐波信号对相位检测结果的影响，锁相环的输入由电压检测环节得到，电网采样得到的三相电压作为电压检测环节的输入；本专利技术通过内嵌环节和陷波环节，在锁相环内部实现对电网电压低频、中高频谐波分量的抑制，无需考虑相位延时的影响，且简化调节器参数整定的过程。附图说明图1是本专利技术检测系统的结构示意图。各附图标记为：1—电压检测环节，2—低通滤波环节，3—陷波环节，4—幅值检测环节，5—锁相环环节。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。参照图1所示，作为第一实施例，本专利技术公开了一种电网相位检测系统，包括顺序连接的电网相电压检测环节1，用于输入电网采样得到的三相电压；低通滤波环节2，用于抑制电网中的高频谐波信号；陷波环节3，用于吸收电网中特定的低频谐波信号；幅值检测环节4，用于检测电网电压幅值；还包括锁相环环节5，用于降低电网中各频次谐波信号对相位检测结果的影响；所述的低通滤波环节2和陷波环节3内嵌在锁相环5中，所述的低通滤波环节2为截止频率可调可设的一阶低通滤波器，所述的陷波环节3为振荡环节阻尼系数、截止频率和凹口中心频率可调可设的二阶凹口阻尼器。其相位检测方法的步骤为：a），电压检测环节1将从电网采样得到的三相电压，经过变换得到锁相环5的输入，其中；b），对输入电网的相位信号和输出信号进行比较，得到包含低频和中高频谐波分量的；c），经由低通滤波环节2按照公式得到包含低频谐波分量的，其中为低通滤波器截止频率；d），经由陷波环节3得到仅含直流分量的，陷波环节公式为，其中为陷波器阻尼系数，为陷波器截止频率，为陷波器凹口中心频率；e），幅值检测环节4通过对输入电压进行均方根运算得到电网电压幅值；f)，经过归一化处理后得到；g），经过比例积分环节得到电网角速度,和分别为锁相环比例系数和积分系数；h)，经过积分处理后得到。作为本专利技术的第二实施例，与第一实施例的区别在于，所述的低通滤波环节2为二阶或更高；低通滤波环节2为二阶及以上阶数的低通滤波器。作为本专利技术的第三实施例，与第一实施例的区别在于，所述的低通滤波环节2与陷波环节位置互换，即陷波环节3的输出为低通滤波环节2的输入。作为本专利技术的第四实施例，与第一实施例的区别在于，所述的幅值检测环节输出固定为220；低通滤波环节2与陷波环节位置互换，即陷波环节3的输出为低通滤波环节2的输入。上述实施例仅例示性说明本专利技术的原理及其功效，以及部分运用的实施例，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电网相位检测系统，其特征在于：包括电压检测环节（1），用于输入电网采样得到的三相电压；低通滤波环节（2），用于抑制电网中的高频谐波信号；陷波环节（3），用于吸收电网中特定的低频谐波信号；幅值检测环节（4），用于检测电网电压幅值；还包括锁相环环节（5），用于降低电网中各频次谐波信号对相位检测结果的影响；所述的低通滤波环节（2）和陷波环节（3）内嵌在锁相环（5）中。

【技术特征摘要】
1.一种电网相位检测系统，其特征在于：包括电压检测环节（1），用于输入电网采样得到的三相电压；低通滤波环节（2），用于抑制电网中的高频谐波信号；陷波环节（3），用于吸收电网中特定的低频谐波信号；幅值检测环节（4），用于检测电网电压幅值；还包括锁相环环节（5），用于降低电网中各频次谐波信号对相位检测结果的影响；所述的低通滤波环节（2）和陷波环节（3）内嵌在锁相环（5）中。2.根据权利要求1所述的一种电网相位检测系统，其特征在于，所述的低通滤波环节（2）为截止频率可调可设的一阶低通滤波器。3.根据权利要求1所述的一种电网相位检测系统，其特征在于，所述的低通滤波环节（2）为截止频率可调可设的二阶及以上阶数的低通滤波器。4.根据权利要求2或3所述的一种电网相位检测系统，其特征在于，所述的陷波环节（3）为振荡环节阻尼系数、截止频率和凹口中心频率可调可设的二阶凹口阻尼器。5.根据权利要求4所述的一种电网相位检测系统，其特征在于，所述低通滤波环节（...

【专利技术属性】
技术研发人员：何忠祥，贾志强，朱磊，李争光，谢佩韦，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：湖北,42