專利名稱：一種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法
技術領域：
本發明涉及信號處理領域，具體涉及一種電壓基波和諧波分量的檢測方法。
背景技術：
電網電壓基波及各次諧波正序、負序、零序分量的幅值、相角及頻率是可再生能源并網發電變流器、不間斷電源、有源濾波器、動態電壓恢復器、電力系統FACTS等正常運行的必要信息。因此研究電網電壓基波及諧波分量的分離算法具有重要的實用價值。趙國亮、劉寶志、肖湘寧等在文章《一種無時延的改進d_q變換在動態電壓擾動識別中的應用》(電網技術，2004，觀(7) :53-57)中提出了無時延的改進dq變換法，張慶超、肖玉龍在文章《一種改進的電壓暫降檢測方法》(電工技術學報，2006，21 O) :123-126)中提出了改進的α β變換檢測法等，此類方法可以比較快速的檢測出電壓跌落的幅值和相角。 這兩種方法是通過求導由已知電壓得到虛擬電壓，然而A/D采樣會引起正弦電壓波形帶有毛刺，給求導結果造成很大誤差。P. Rodriguez和J. Pou等人在文獻《Decoupled double synchronous reference frame PLL for power converters control))(IEEE Transactions on Power Electronics, 2007, 22 (2) =584-592)中提出了基于雙同步坐標系的改進鎖相環， 可適用于檢測不平衡電壓下的基波正負序分量及頻率偏移，但是在諧波含量較高時，鎖相環的輸出會產生較大的震蕩，而且不能檢測諧波分量。M. K. Ghartemani和M. Reza Iravani 在文獻〈〈Amethod for synchronization of power electronic converters in polluted and variable-frequency environments》 (IEEE Transactions on Power Systems, 2004,19(3) :1263-1270)中提出了增強型鎖相環，其主要的優點就是改變了鑒相器的機制，更具有靈活性，可以檢測更多信息，但是暫態響應過慢。C. -H. Huang和C. -H. Lee等人在文獻《Frequency estimation ofdistorted power system signals using a robust algorithm)) (IEEE Transactions on Power Delivery, 2008, 23 (1) :41-51)提出了一種基于卡爾曼濾波的檢測方法，可以同時對電壓的幅值、相角、頻率進行估計，但只是針對單相情況，不能估計電壓的正負序分量。
發明內容
本發明是為了解決現有的電壓基波和諧波分量檢測方法的檢測精度低的問題，從而提供一種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法。一種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法，它由以下步驟實現步驟一、根據LMS算法構造陷波器，采集電網電壓各相的電壓信號，采用所述陷波器對采集獲得的各相電壓信號進行分離，獲得每相電壓的基波分量和各次諧波分量；步驟二、將步驟一中獲得的A相電壓的基波分量中的誤差信號作為鎖相環的反饋，并采用鎖相環獲得電網電壓頻率的估計值和相位的估計值，所述電網電壓頻率的估計值和相位的估計值用于生成構造陷波器的LMS算法所需的參考輸入向量；步驟三、根據步驟一獲得的每相電壓的基波分量和各次諧波分量，采用對稱分量
5法，檢測基波和各次諧波的正序、負序和零序信息，并作為檢測結果，完成電網電壓基波和諧波分量檢測。步驟一所述的根據LMS算法構造陷波器，采集電網電壓各相的電壓信號，采用所述陷波器對采集獲得的各相電壓信號進行分離獲得基波分量和各次諧波分量，獲得每相電壓的基波分量和各次諧波分量的具體過程為將每相電網電壓采用表達式
權利要求
1.一種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法，其特征是它由以下步驟實現 步驟一、根據LMS算法構造陷波器，采集電網電壓各相的電壓信號，采用所述陷波器對采集獲得的各相電壓信號進行分離，獲得每相電壓的基波分量和各次諧波分量；步驟二、將步驟一中獲得的A相電壓的基波分量中的誤差信號作為鎖相環的反饋，并采用鎖相環獲得電網電壓頻率的估計值和相位的估計值，所述電網電壓頻率的估計值和相位的估計值用于生成構造陷波器的LMS算法所需的參考輸入向量；步驟三、根據步驟一獲得的每相電壓的基波分量和各次諧波分量，采用對稱分量法，檢測基波和各次諧波的正序、負序和零序信息，并作為檢測結果，完成電網電壓基波和諧波分量檢測。
2.根據權利要求1所述的一種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法，其特征在于步驟一所述的根據LMS算法構造陷波器，采集電網電壓各相的電壓信號，采用所述陷波器對采集獲得的各相電壓信號進行分離獲得基波分量和各次諧波分量，獲得每相電壓的基波分量和各次諧波分量的具體過程為將每相電網電壓采用表達式Nu{t) = YjUn sin(細 + φη)n-\表示，式中，釓為11次諧波的幅值，ω為基波頻率，t為時間，禮為η次諧波的初始相角， η為正整數，所述基波相角為Λ0Μ + φγ=Μ + θ式中4表示由鎖相環得到的基波相角估計值，Δ θ表示基波相角估計誤差，因此η次諧波的相角為Aηω + φη=ηθ+η ^θ + {φη- ηφγ)把η次諧波的相角代入單相電網電壓的表達式，整理得ΛΛu(t) = U1 cos(A<9) sin θ+ U1 sin(A<9) cos Θ+N rλ工 < Un cos( A θ + {φη- ηφλ)) sin( θ) +n=2 LUn sin( A<9 + {φη -ηφγ))cos( 式中f/ cos(Mθ+(φη-ηφλ))、^sin(wA沒+ (禮- 例))為調節系數，所述調節系數選用LMS算法選取；將上述中的電網電壓表示成兩個向量內積的形式，即Y = WtX式中，^為運用基于LMS的陷波器估計出的電網電壓u(t)，W為權向量，其表達式為 W = [L^1 cos(A^), U1 sin(A^),…,Un οο^θ+(φη -ηφλ)\ Un ^θ+(φη-ncpj), · · ·]ΤX為參考輸入向量，表達式為
3.根據權利要求2所述的ー種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法，其特征在于 步驟ニ中所述的將步驟一中獲得的A相電壓的基波分量中的誤差信號作為鎖相環的反饋， 并采用鎖相環獲得電網電壓頻率的估計值和相位的估計值的具體過程為將步驟一獲得的權向量W的表達式修改為 W= [W11, W12，…，Wnl，Wn2，...]T 在LMS算法中利用誤差信號e (n)通過公式 ff(n+l) = ff(n)+ ne(n)X(n)調節權向量W，其中，n為學習步長，且O < n彡l，x(n)為參考輸入向量中的輸入信號；然后，根據公式W12 = U1Sin ( A 6 )獲得電網電壓相角的估計誤差；采用經典ニ階鎖相環控制系統，將電網電壓相角的估計誤差進行濾波并積分，獲得電 網電壓頻率的估計值和相位的估計值。
4.根據權利要求3所述的ー種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法，其特征在于 步驟三所述的根據步驟一獲得的每相電壓的基波分量和各次諧波分量采用對稱分量法檢 測基波和各次諧波的正序、負序和零序信息的具體方法是對于單一頻率的三相電網電壓V(t)，其表達式為
全文摘要
一種電網電壓基波分量及諧波分量的檢測方法，涉及信號處理領域，它解決了現有的電壓基波分量和諧波分量檢測方法的檢測精度低的問題。其方法根據LMS算法構造陷波器，采用所述陷波器在電網電壓中分離出基波分量和各次諧波分量，獲得每相電壓的基波分量和各次諧波分量；將獲得的A相電壓的基波分量中的誤差信號作為鎖相環的反饋，并采用鎖相環獲得電網電壓頻率的估計值和相位的估計值；根據獲得的每相電壓的基波分量和各次諧波分量，采用對稱分量法，檢測基波和各次諧波的正序、負序和零序信息，并作為檢測結果，完成電網電壓基波和諧波分量檢測。本發明適用于電網電壓基波和諧波分量檢測。
文檔編號G01R23/16GK102401858SQ20111024168
公開日2012年4月4日 申請日期2011年8月22日 優先權日2011年8月22日
發明者劉義成, 張學廣, 徐殿國, 景卉 申請人:哈爾濱工業大學