本发明专利技术公开了一种频率自适应实时分次谐波检测方法，通过锁相环对电网电压进行锁相，获取电网电压频率fg，根据电网电压频率fg调整系统控制频率fs，使电网电压在频率波动时保持电网基波周期内系统的采样点数保持不变，实现n次谐波带通滤波器频率自适应功能，再将n次谐波带通滤波器输入量做一个减法运算，以消除各次谐波之间的相互干扰。最后，通过n次谐波带通滤波器提取被测信号n次谐波，这样实现了被测信号谐波准确实时分次检测。
【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，通过锁相环对电网电压进行锁相，获取电网电压频率fg，根据电网电压频率fg调整系统控制频率fs，使电网电压在频率波动时保持电网基波周期内系统的采样点数保持不变，实现n次谐波带通滤波器频率自适应功能，再将n次谐波带通滤波器输入量做一个减法运算，以消除各次谐波之间的相互干扰。最后，通过n次谐波带通滤波器提取被测信号n次谐波，这样实现了被测信号谐波准确实时分次检测。【专利说明】
本专利技术属于电力
，更为具体地讲，涉及。
技术介绍
随着电力电子设备在工业、商业和民用领域的广泛应用，产生了大量的无功和谐波电流。谐波电流会引起电网使用效率降低、敏感负载故障或损坏、电机或变压器过热、通讯干扰等一系列问题。因此，谐波检测和抑制一直是电力领域备受关注的热点问题之一。通过现有国内外技术文献的检索发现，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。Asiminoaei L 等在文献《Detection is key-Harmonic detection methods foractive power filter applications》(Industry Applications Magazine, IEEE，2007，13(4):22-33.)中对现有基于频域和时域的谐波检测方法及其特点进行了总结。首先，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)和迭代傅里叶变换方法(RDFT)。基于傅里叶变换的谐波检测方法具有如下特点:I)属于非实时检测方法，存在基波周期延时，基于RDFT算法提高了动态响应速度；2)需要提供同步信号，如，通过锁相环(PLL)得到同步信号；3)需要大量存储空间存储一个周期内信号。其次，时域谐波检测方法包括，基于时域瞬时无功功率理论(ρ-q)检测方法、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。时域谐波检测方法具有如下特点:1)属于实时检测方法，一般动态响应速度快；2)—般是首先检测出被测信号基波成分，然后通过被测信号减去基波成分的谐波分量，因此，算法简单计算量少，但是，不能实现谐波分次检测；基于谐波同步旋转变换检测方法实现了谐波分次检测，但是，其导致算法计算量增大。除此之夕卜，中国专利(专利号为ZL200410018470.7，名称为“基于自适应神经元在线整定的谐波检测方法”)中，公开了一种利用检测负载电流信号基波有功分量，并将此信号从负载电流中扣除后，得到谐波和无功分量检测方法，同时在动态过程中选择较大值进行神经元学习，提高了算法速度和精度，但是，不能对谐波进行分次提取。当上述谐波检测方法都受电网频率波动影响，导致检测精度不高。
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，能够在电网频率波动情况下，实现电压/电流信号中谐波分量的实时分次提取，以提高检测精度。为实现上述专利技术目的，本专利技术，其特征在于，包括以下步骤:( I)、采集电网电压Usa、Usb、Usc,通过锁相环对电网电压进行锁相，获取电网电压频率fg:(1.1)、对电网电压进行Clarke变换，得到电网电压的α轴分量和β轴分量: 其中，uae= T表示α β坐标系下电网电压，= 了_ O樹2 —利2表示Clarke变换矩阵，Usabc= [usaJ usb，usJτ表示ABC坐标系下电网电压；(1.2)、对(I)式中电网电压的α轴分量和β轴分量进行Park变换，得到电网电压的d轴分量和q轴分量:(1.3)、对(2)式中电网电压的α轴分量和β轴分量的比值求反正切，得到实际电网电压与锁相环输出同步信号之间的相位误差Λ Θ为:Δ Θ =arctan(uq/ud)(3)；(1.4)、将(3)式得到的相位误差Λ Θ送入PI控制器，将PI控制器输出与电网电压前馈角频率ω相加，得到锁相环压控振荡器输入角频彳?.? = ΡΙ^ΑΘ^ + ω(4)；PI 表示PI控制器；(1.5)、计算电网电压频率fg:在以上步骤(1.1)至步骤(1.4)构成了一个闭环负反馈系统，通过PI控制器对Λ Θ进行调节，当闭环负反馈系统达到稳态时，锁相环压控振荡器输入角频率?和锁相环压控振荡器输出同步信号相位4分别跟踪电网电压信号角频率和相位，得到电网电压频率fg:[_ fg=^rC5)(2)、通过步骤(1.5)中得到的电网电压频率&调整分次谐波检测系统的时钟频率fs，实现各次谐波带通滤波器频率自适应功能；(3)、采集被测电压/电流L通过分次谐波检测系统中的各次谐波带通滤波器提取出电压/电流L的各次谐波。其中步骤(2)中，实现各次谐波带通滤波器频率自适应功能的方法为:根据电网电压频率fg调整分次谐波检测系统的时钟频率fs，使得电网电压频率波动时，控制分次谐波检测系统在电网基波周期内的采样点数保持不变，表达式为:fs=N.fg其中，N表示电网电压基波周期内设定的采样点数。其中步骤(3)中，通过分次谐波检测系统中的各次谐波带通滤波器提取被测信号各次谐波的方法为:(3.1)、计算第η次谐波带通滤波器输入量:将电压/电流k减去所有各次谐波M带通滤波器输出总和Σ&Α，然后再加上第η次谐波带通滤波器输出λ得到第η次谐波带通滤波器输入量^: 其中，h表示检测的谐波次数，M表示检测的最高谐波次数。(3.2)将步骤(3.1)中得到的第η次谐波带通滤波器输入量作为η次谐波带通滤波器输入，通过η次谐波带通滤波器BPFJ*]，得第η次谐波带通滤波器输出量:iLn = BPFllIihl];其中η次谐波带通滤波器BPFn在Z域的表达式为: Kln表示第η次谐波带通滤波器积分系数，ζ表示Z域算子。本专利技术的专利技术目的是这样实现的:本专利技术，通过锁相环对电网电压进行锁相，获取电网电压频率fg，用得到的电网电压频率fg调整分次谐波检测系统的时钟频率fs，实现各次谐波带通滤波器频率自适应功能，再通过各次谐波带通滤波器提取被测信号各次谐波。通过本专利技术方法检测后，能够在电网电压频率波动时实现被测信号谐波准确实时分次检测。同时，本专利技术还具有以下有益效果:( I)、能够用于电力电子装置电压和电流谐波信号的实时检测。算法简单，可采用C语言编程，在DSP芯片上实现，实施简易。(2)、能够用于有源电力滤波器谐波指令的提取。通过负载或者电网电流/电压谐波的准确实时分次提取，能够实现有源电力滤波器分次谐波补偿功能，大大提高有源电力滤波器性能和其在复杂电网条件下的适应性。【专利附图】【附图说明】图1为频率自适应实时分次谐波检测方法的系统示意图；图2为锁相环系统示意图；图3为被测电流信号波形图；图4为被测电流信号频谱图；图5为电网电压频率49.5Hz时，未采用本专利技术方法检测效果波形图；图6为电网电压频率49.5Hz时，采用本专利技术方法检测效果波形图；图7为电网电压频率50.5Hz时，未采用本专利技术方法检测效果波形图；图8为电网电压频率50.5Hz时，采用本专利技术方法检测效果波形图；图9采用本专利技术方法单独检测5次谐波效果波形图；图10采用本专利技术方法单独检测5次谐波效果频率图；图11采用本专利技术方法检测谐波动态效果波形图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】进行描述，以便本本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种频率自适应实时分次谐波检测方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）、采集电网电压usa、usb、usc，通过锁相环对电网电压进行锁相，获取电网电压频率fg：（1.1）、对电网电压进行Clarke变换，得到电网电压的α轴分量和β轴分量：uαβ=uαuβ=Tαβ·usausbusc---(1);其中，uαβ=[uα,uβ]T表示αβ坐标系下电网电压，Tαβ=23·1-1/2-1/203/2-3/2表示Clarke变换矩阵，usabc=[usa,usb,usc]T表示ABC坐标系下电网电压；（1.2）、对（1）式中电网电压的α轴分量和β轴分量进行Park变换，得到电网电压的d轴分量和q轴分量：udq=uduq=T(θ^)·uαuβ---(2);其中，udq=[ud,uq]T表示dq坐标系下电网电压，T(θ^)=cosθ^sinθ^-sinθ^cosθ^表示Park变换矩阵，表示锁相环压控振动器输出的同步信号相位；（1.3）、对（2）式中电网电压的α轴分量和β轴分量的比值求反正切，得到实际电网电压与锁相环输出同步信号之间的相位误差Δθ为：Δθ=arctan(uq/ud)????????????????????（3）；（1.4）、将（3）式得到的相位误差Δθ送入PI控制器，将PI控制器输出与电网电压前馈角频率ω相加，得到锁相环压控振荡器输入角频率ω^=PI[Δθ]+ω---(4);PI[*]表示PI控制器；（1.5）、计算电网电压频率fg：在以上步骤（1.1）至步骤（1.4）构成了一个闭环负反馈系统，通过PI控制器对Δθ进行调节，当闭环负反馈系统达到稳态时，锁相环压控振荡器输入角频率和锁相环压控振荡器输出同步信号相位分别跟踪电网电压信号角频率和相位，得到电网电压频率fg：fg=ω^2π---(5);（2）、通过步骤（1.5）中得到的电网电压频率fg调整分次谐波检测系统的时钟频率fs，实现各次谐波带通滤波器频率自适应功能；（3）、采集被测电压/电流iL，通过分次谐波检测系统中的各次谐波带通滤波器提取出电压/电流iL的各次谐波。FDA0000376356870000015.jpg,FDA0000376356870000016.jpg,FDA0000376356870000018.jpg,FDA0000376356870000019.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：谢川，邹见效，李凯，徐红兵，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：
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