一种有功功率和无功功率的高精度检测方法技术

本发明专利技术公开了一种有功功率和无功功率的高精度检测方法。该方法主要是：1)采用电感电流代替输出电流来计算有功功率和无功功率，即使在空载或者小负载情况下由于存在无功电流，电感电流不为0，确保了无功功率计算的准确性。2)电感电流存在开关周期的纹波，电感电流的采样时刻将对功率计算的精度产生显著的影响，采用电感电流波峰波谷双时刻采样显著提高功率计算的精度。该方法有效的解决了空载或者小负载情况下的电压源并联均流存在的问题，可观的提高了电压源变流器的可靠性。

【技术实现步骤摘要】
一种有功功率和无功功率的高精度检测方法
本专利技术属于电力电子控制领域，涉及一种改进型的有功功率和无功的计算方法，尤其适用于电压源变流器平均功率均流算法。
技术介绍
无论是工业现场应用、还是电网现场应用，有非常多的交流电压源并联应用，比如UPS就是一个非常典型的电压源变流器，通常需要多个UPS模块进行并联，势必要解决电压源并联的环流问题。当前应用最为广泛的均流算法为基于CAN总线的有功功率、无功功率均流算法，此算法只需要有CAN通讯线的连接、不会太大的影响电压源的调整率，所以应用最为广泛，优势最为明显。但是在空载或小功率负载时，电压源输出电流很小，由于电流传感器的精度限制，测得的输出电流信号存在较大误差，造成有功或无功功率测量结果不准确，从而造成均流控制性能下降，甚至出现由于有功功率环流导致直流母线电压过高，严重时造成功率器件损坏。所以空载及小功率负载时有功功率、无功功率的检测准确性问题迫切需要得到解决。
技术实现思路
为了解决在空载及小功率负载时现有技术检测有功功率、无功功率的准确性问题，本专利技术提出一种有功功率和无功功率的高精度检测方法。方案如下：该高精度检测方法，是在电感电流波峰波谷双时刻采样，通过检测电感电流iL、输出电压uo，计算得到输出电流的平均有功功率和平均无功功率。具体包括以下步骤：a.采样定时器下溢中断，采样电感电流il1(k)；b.采样定时器周期中断，采样电感电流il2(k)，采样输出电压Uo(k)；c.进行离散化有功功率计算。d.进行离散化无功功率计算。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术采用电感电流代替输出电流来计算有功功率和无功功率，即使在空载或者小负载情况下由于存在无功电流，电感电流不为0，确保了无功功率计算的准确性。电感电流存在开关周期的纹波，电感电流的采样时刻将对功率计算的精度产生显著的影响，本专利技术采用电感电流波峰波谷双时刻采样显著提高功率计算的精度。本专利技术有效解决了空载或者小负载情况下的电压源并联均流存在的问题，可观地提高了电压源变流器的可靠性。附图说明图1为单相电压源变流器的拓扑图，图中示意了采用输出电流计算有功功率和无功功率的传统方案。图2为单相电压源变流器的拓扑图，图中示意了采用电感电流计算有功功率和无功功率的本专利技术方案。图3是本专利技术相应的输出电压、输出电流以及滤波电感电流波形。具体实施方式下面结合具体实施方式和附图对本专利技术进一步详细说明：如图1所示为单相电压源变流器的拓扑图，通过检测输出电流io、输出电压uo，计算输出电流的平均有功功率、平均无功功率。具体实现与空载或小负载时的误差分析：假设电压源输出电压为：uo＝Usin(ωt)，输出电流为：io＝Iosin(ωt-φ)。输出的有功功率为：输出的无功功率为：从上面的功率计算公式可以很容易看出，在空载或小功率负载时，输出电流io很小，由于电流传感器的精度限制，测得的输出电流信号存在较大误差，造成有功或无功功率测量结果不准确，从而造成均流控制性能下降，甚至出现由于有功功率环流导致直流母线电压过高，严重时造成功率器件损坏.如图2所示为单相电压源变流器的拓扑图，通过检测电感电流iL、输出电压uo，计算输出电流的平均有功功率、平均无功功率。电感电流iL为：有功功率为：无功功率为：由上式可以看出，采用电感电流计算的有功功率与采用输出电流计算的有功功率相同，但是采用电感电流计算的无功功率与采用输出电流计算的无功功率相差一个输出滤波电容上的无功功率分量.在空载和轻载情况下，由于容性无功始终存在，采用电感电流计算的无功功率比较准确.电感电流存在开关周期的纹波，电感电流的采样时刻将对功率计算的精度产生显著的影响。有功功率和无功功率的计算精度与电感电流采样时刻密切相关，通过改变电感电流采样时刻可以显著提高功率计算的精度。通过波峰和波谷的双时刻采样，求取平均值的方法，可以最大限度的恢复真实的电感电流瞬时值。在控制器资源充足的情况下，也可以增加一个开关周期的偶数采样点，可以继续提高电感瞬时值的精度。如图3所示是本专利技术相应的输出电压、输出电流以及滤波电感电流波形，其中改进型的有功功率、无功功率计算细致计算方法如下：其中il1(k)是采样时刻1电感电流、il2(k)是采样时刻2电感电流。Uo(t)为输出电压波形，iL(t)为电感电流，其中含有较大成份的开关次纹波。具体实现步骤如下：a.控制器采样定时器下溢中断，采样电感电流il1(k)。b.控制器采样定时器周期中断，采样电感电流il2(k)，采样输出电压Uo(k)，因为载波比很大，所以认为输出电压在下溢中断和周期中断时基本不发生变化。c.进行离散化有功功率计算。计算公式如下：d.进行离散化无功功率计算。计算公式如下：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有功功率和无功功率的高精度检测方法，其特征在于：在电感电流波峰波谷双时刻采样，通过检测电感电流iL、输出电压uo，计算得到输出电流的平均有功功率和平均无功功率。

【技术特征摘要】
1.一种有功功率和无功功率的高精度检测方法，其特征在于：在电感电流波峰波谷双时刻采样，通过检测电感电流iL、输出电压uo，计算得到输出电流的平均有功功率和平均无功功率。2.根据权利要求1所述的有功功率和无功功率的高精度...

【专利技术属性】
技术研发人员：李翔，
申请(专利权)人：西安翌飞核能装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61