一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法技术

本发明专利技术涉及一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法，属于电力电子整流器技术领域。该方法包括以下步骤：S1：检测整流器进线电压Ua、Ub、Uc，对电压信号进行Clark变换后，得到两相静止坐标系下Uα及Uβ分量；S2：对电压Uα及Uβ分量进行Park变换，经过锁相环节处理后得到电网角度值θ；S3：根据得到的电网角度值θ，对电压分量Uα、Uβ进行解耦分解，得到电网电压负序分量Udn值；S4：对电网电压负序分量Udn进行阈值判断，当|Udn|超过阈值Uth时，认为整流器出现进线相序错乱故障。本发明专利技术提供的方法便捷，实现简单，不需要整流器增加额外的硬件电路，能够有效检测进线相序错乱故障，避免了因相序错乱对设备造成的损坏现象。

【技术实现步骤摘要】
一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法
本专利技术属于电力电子整流器
，涉及一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法。
技术介绍
PWM整流器作为各种电力电子装置与电网之间的接口，广泛应用于国民生产、生活领域，有效提高了人民生活及工作中的效率。如果在使用过程中，PWM整流器进出线处于相序错乱状态，会使得PWM整流不能正常运行，影响用户的正常使用，严重时甚至会造成安全问题。因此，对PWM整流器的相序错乱故障检测是十分必要的。传统的相序错乱检测方法通常是采用硬件电路对三相相序进行区分，一方面需要增加硬件成本，另一方面，在某些成熟的设备中增加硬件电路改动较大，不太适宜。因此，有必要研究一种基于软件实现方式的PWM整流器相序错乱检测方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法，该方法能够有效检测进线相序错乱故障，避免了因相序错乱对设备造成的损坏现象。为达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法，该方法包括以下步骤：S1：检测整流器进线电压Ua、Ub、Uc，对电压信号进行Clark变换后，得到两相静止坐标系下Uα及Uβ分量；S2：对电压Uα及Uβ分量进行Park变换，经过锁相环节处理后得到电网角度值θ；S3：根据得到的电网角度值θ，对电压分量Uα、Uβ进行解耦分解，得到电网电压负序分量Udn值；S4：对电网电压负序分量Udn进行阈值判断，当Udn超过阈值Uth时，认为整流器出现进线相序错乱故障。进一步，所述步骤S2中，对电压Uα及Uβ分量进行Park变换所使用的相位角，为上一控制周期锁相环计算得到的电网角度值。进一步，所述步骤S2中，锁相环通过对Park变换后得到的Uq进行PI闭环控制，调节锁相输出角频率使得Uq＝0，完成锁相，得到电网角度值θ。进一步，在步骤S3中，采用双同步坐标系解耦分序法对电压分量Uα、Uβ进行解耦分解。进一步，所述双同步坐标系解耦分序法包括第一分解支路和第二分解支路：第一分解支路，其第一输入信号及第二输入信号分别为步骤S1中得到的电压分量Uα及Uβ，其第一输入信号及第二输入信号经过旋转角度为mθ的Park变换后，得到第一中间变量Udp*及第二中间变量Uqp*；第一分解支路，其第三输入信号及第四输入信号分别为第二分解支路的第一输出信号Udn及第二输出信号Uqn，其第三输入信号及第四输入信号经过旋转角度为(m-n)θ的Park变换后，得到第三中间变量Udnp及第四中间变量Uqnp；第一分解支路，其第一中间变量Udp*减去第三中间变量Udnp后，进行低通滤波，得到第一输出变量Udp；第一分解支路，其第二中间变量Uqp*减去第四中间变量Uqnp后，进行低通滤波，得到第二输出变量Uqp；第二分解支路，其第一输入信号及第二输入信号分别为步骤S1中得到的电压分量Uα及Uβ，其第一输入信号及第二输入信号经过旋转角度为nθ的Park变换后，得到第一中间变量Udn*及第二中间变量Uqn*；第二分解支路，其第三输入信号及第四输入信号分别为第一分解支路的第一输出信号Udp及第二输出信号Uqp，其第三输入信号及第四输入信号经过旋转角度为(n-m)θ的Park变换后，得到第三中间变量Udnp及第四中间变量Uqnp；第二分解支路，其第一中间变量Udn*减去第三中间变量Udpn后，进行低通滤波，得到第一输出变量Udn；第二分解支路，其第二中间变量Uqn*减去第四中间变量Uqpn后，进行低通滤波，得到第二输出变量Uqn。进一步，所述低通滤波过程采用巴特沃思滤波器实现。进一步，所述巴特沃思滤波器阶次由以下公式确定：式中N为滤波器阶次，αp为通带最大衰减，αs为阻带最小衰减，fs为阻带下限频率，fp为通带上限频率。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术对电网电压分量Uα、Uβ进行锁相处理，调节锁相环PI参数能够实现电网角度值θ的快速获取，计算简单，方法便捷，能够有效提高相序错乱故障检测速度。2)本专利技术采用双同步坐标系解耦分序法对电压分量Uα、Uβ进行解耦分解，引入了相互解耦的正、负序坐标系，通过低通滤波器对正、负序坐标系下分量进行滤波处理，保留本坐标系下直流成分后再进行坐标反变换，实现对电网电压正、负序分量的有效分离，精准检测电网电压负序分量。3)本专利技术采用巴特沃思滤波器对正、负序坐标系下变换分量进行低通滤波，稳态过程中有效滤除交流干扰分量，保留本坐标系下直流成分，动态滤波过程中保证了最大限度的平坦，降低了设备启动过程中相序错乱故障误检测的风险。本专利技术的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作优选的详细描述，其中：图1为本专利技术所述相序错乱故障检测方法流程图；图2为本专利技术所述相序错乱故障检测方法原理框图；图3为PWM整流器进线相序正常时相序故障检测信号；图4为PWM整流器进线相序错乱时相序故障检测信号。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施例进行详细说明。在本实施例中，采用PWM整流器系统容量为250kVA，电网侧电压为380V/50Hz，交流侧进线电抗器L＝0.22mH，直流侧电容C＝4.7uF，其直流电压控制目标Udc*＝650V。控制芯片采用TI公司的TMS320C28346，软件中断周期T＝250us。其具体实施步骤如图1所示，包括以下四个步骤：S1：以MIK-DJU-500作为电压检测传感器，检测整流器进线电压Ua、Ub、Uc，采样频率为4kHz，对检测电压信号进行Clark变换后，得到两相静止坐标系下Uα及Uβ分量；S2：对电压Uα及Uβ分量进行Park变换，经过锁相环节处理后得到电网角度值θ。进一步，所述步骤S2中，对电压Uα及Uβ分量进行Park变换所使用的相位角，为上一控制周期锁相环计算得到的电网角度值。进一步，所述步骤S2中，锁相环通过对Park变换后得到的Uq进行PI闭环控制，其中Kp＝0.5、Tn＝0.1，ωff＝1.0，调节锁相输出角频率ωo使得Uq＝0，完成锁相，得到电网角度值θ。进一步，所述步骤S2中，锁相环PI闭环控制得到的输出角频率限制在0.9～1.1之间。S3：根据得到的电网角度值θ，采用双同步坐标系解耦分序法对电压分量Uα、Uβ进行解耦分解，得到电网电压负序分量Udn值。进一步的，所述双同步坐标系解耦分序法控制框图如图2所示，其中m＝1、n＝-1，主要包括第一分解支路及第二分解支路，其中第一分解支路用于分解得到电网电压正序D轴分量Udp及Q轴分量Uqp，第二分解支路用于分解得到电网电压负序D轴分量Udn及Q轴分量Uqn。进一步的，第一分解支路共四路输入信号，第一、二输入信号为电网电压两相静止坐标系下Uα及Uβ分量，第三、四输入信号为第二分解支路分解得到的电网电压负序D轴分量Udn及Q轴分量Uqn。如图2所示，第一分解支路，第一、二输入信号Uα及Uβ分量首先进行旋转角度为θ的Park变换，得到电网电压在正序D、Q坐标系下分量，即第一、二中间变量Udp本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：检测整流器进线电压Ua、Ub、Uc，对电压信号进行Clark变换后，得到两相静止坐标系下Uα及Uβ分量；S2：对电压Uα及Uβ分量进行Park变换，经过锁相环节处理后得到电网角度值θ；S3：根据得到的电网角度值θ，对电压分量Uα、Uβ进行解耦分解，得到电网电压负序分量Udn值；S4：对电网电压负序分量Udn进行阈值判断，当Udn超过阈值Uth时，认为整流器出现进线相序错乱故障。

【技术特征摘要】
1.一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：检测整流器进线电压Ua、Ub、Uc，对电压信号进行Clark变换后，得到两相静止坐标系下Uα及Uβ分量；S2：对电压Uα及Uβ分量进行Park变换，经过锁相环节处理后得到电网角度值θ；S3：根据得到的电网角度值θ，对电压分量Uα、Uβ进行解耦分解，得到电网电压负序分量Udn值；S4：对电网电压负序分量Udn进行阈值判断，当Udn超过阈值Uth时，认为整流器出现进线相序错乱故障。2.根据权利要求1所述的一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法，其特征在于：所述步骤S2中，对电压Uα及Uβ分量进行Park变换所使用的相位角，为上一控制周期锁相环计算得到的电网角度值。3.根据权利要求2所述的一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法，其特征在于：所述步骤S2中，锁相环通过对Park变换后得到的Uq进行PI闭环控制，调节锁相输出角频率使得Uq＝0，完成锁相，得到电网角度值θ。4.根据权利要求3所述的一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法，其特征在于：在步骤S3中，采用双同步坐标系解耦分序法对电压分量Uα、Uβ进行解耦分解。5.根据权利要求4所述的一种快速检测PWM整流器相序错乱的方法，其特征在于：所述双同步坐标系解耦分序法包括第一分解支路和第二分解支路：第一分解支路，其第一输入信号及第二输入信号分别为步骤S1中得到的电压分量Uα及Uβ，其第一输入信号及第二输入信号经过旋转角度为mθ的Park变换后，得到第一中间变量Udp*及第二中间变量Uqp*；第一分解支路，其第三输...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵聪，郝亚川，干永革，魏立彬，孙倩倩，任亚葱，
申请(专利权)人：中冶赛迪电气技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11