CN106026144A - 一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法，该方法利用单相瞬时电压的dq0检测法，选取电路中故障相的电压为参考电压，然后构造出三相电压，解决三相电压不对称跌落的情况，使得不对称电压跌落转换为三相对称的电压跌落，然后再采用微分的方式取代低通滤波器提取直流分量，从而具有较好的实时性以及自适应能力。本发明采用补偿方法的精确度和实时性都有很大的提高。

Description

一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法

技术领域

本发明涉及电能质量控制领域，特别是一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法。

背景技术

电压跌落是指供电电压有效值在短时间内突然下降又回升恢复的现象。电压跌落会对设备造成各种不利的影响：造成电压不足，不能满足负荷运行要求，负荷停止运行；保护环节将该敏感设备从***中断开，如欠电压保护，不平衡保护等。每年会因为电压跌落问题造成很大的经济损失。目前解决电压跌落问题的首选设备是动态电压恢复器。

动态电压恢复器工作时首先要检测负载的电压量，通过计算采集到的数据分析电网电压是否发生跌落，因此要实现动态电压恢复器具有良好的补偿功能就必须运用合理的检测方法快速准确的计算出所需要补偿的电压量，可知动态电压恢复器对电压检测的实时性和准确性的要求都比较高，但是动态电压恢复器的电压跌落检测算法一直都存在精确度与实时性不能兼顾的问题，制约了它的发展和应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足而提供一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法，可以将不对称的电压跌落转化成三相对称的电压跌落，而且该补偿方法省略了低通滤波器，具有较好的实时性。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

根据本发明提出的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法，包括以下步骤：

步骤一：已知电网发生故障的情况是：三相***中的某一相电压U_x发生跌落；选取该跌落相的电压U_x为参考，其它两相电压分别为U_y、U_z，将U_x的相位延迟60°得到U_z，U_y＝-U_x-U_z；

步骤二：采用锁相环和正余弦产生电路提供与U_x同相位的正余弦信号；

步骤三：通过Park变换将abc坐标下的***三相电压变换成dq0坐标系下，得到电压分量U_d、U_q和U₀；

步骤四：将电压分量U_d、U_q和U₀通过微分方法，得到电压直流分量和

步骤五：根据步骤四得到的电压直流分量和进而得到基波正序分量的相位角的正弦和余弦值，并选取电网电压的有效值U_ref作为参考值，并利用基波正序分量的相位角正弦余弦值，构造出dq0轴上的参考值U_d ^*和U_q ^*；

步骤六：将得到的U_d ^*和U_q ^*通过Park反变换，使电压从dq0坐标系下转换到abc坐标系下，得到电网正常时的三相电压，然后将电网正常时的三相电压与步骤一中电网发生故障时的电压做差处理，就得到了电网所需的补偿电压。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法进一步优化方案，设U_x为a相电压U_a，U_y为b相电压，U_z为c相电压U_c，则三相电压有如下表示：

其中，ω为工频角频率，U₁为基波相电压的有效值，U_n为第n次谐波的有效值，为跌落前基波电压的初相位，为第n次谐波的初相位，U_a为电网a相电压有效值，t为时间。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法进一步优化方案，所述步骤三中得到dq0坐标系下的电压分量U_d、U_q和U₀的公式为：

$\left[\begin{array}{c}{U}_d\\ U_q\\ U_0\end{array}\right]=C\left[\begin{array}{c}{U}_a\\ U_b\\ U_c\end{array}\right]$

其中，

$C=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}\sin \left(\mathrm{\ω}t\right)& \sin (\mathrm{\ω}t-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{\ω}t+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ -\cos \left(\mathrm{\ω}t\right)& \cos (\mathrm{\ω}t-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{\ω}t+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right].$

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法进一步优化方案，所述步骤四中得到dq0坐标系下的电压直流分量和的公式为

其中，U_d'、U_q'、U₀'为分别对U_d、U_q、U₀求微分。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法进一步优化方案，所述步骤五中得到基波正序分量的相位角的正弦和余弦值公式分别为：

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法进一步优化方案，所述步骤五中构造的dq0轴上的参考值U_d ^*和U_q ^*为

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本发明不仅能将不对称的电压跌落转化成三相对称的电压跌落，同时检测的精确度有了很大的提高；采用积分方式取代低通滤波器可使得响应时间大大缩短，提高了检测算法的响应速度；最后该算法综合考虑了检测算法的精度和实时性，很大程度的改善了算法的响应能力和补偿精度无法同时兼顾的问题。

附图说明

图1是本发明一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法的原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法原理图，主要包括以下步骤：

步骤一：已知电网发生故障的情况是：三相***中的某一相电压U_x发生跌落；选取该跌落相的电压U_x为参考，其它两相电压分别为U_y、U_z，将U_x的相位延迟60°得到U_z，U_y＝-U_x-U_z；

步骤二：采用锁相环和正余弦产生电路提供与U_x同相位的正余弦信号；

步骤三：通过Park变换将abc坐标下的***三相电压变换成dq0坐标系下，得到电压分量U_d、U_q、U₀；

步骤四：将电压分量U_d、U_q和U₀通过微分方法，得到电压直流分量

步骤五：根据步骤四得到的电压直流分量和进而得到基波正序分量的相位角的正弦和余弦值，并选取电网电压的有效值U_ref作为参考值，并利用基波正序分量的相位角正弦余弦值，构造出dq0轴上的参考值U_d ^*和U_q ^*；

步骤六：将得到的U_d ^*和U_q ^*通过Park反变换，使电压从dq0坐标系下转换到abc坐标系下，得到电网正常时的三相电压，然后将电网正常时的电压与步骤一中电网发生故障时的电压做差处理，就得到了电网所需的补偿电压。

所述步骤三中得到dq0坐标系下的电压分量U_d、U_q和U₀公式为：

$\left[\begin{array}{c}{U}_d\\ U_q\\ U_0\end{array}\right]=C\left[\begin{array}{c}{U}_a\\ U_b\\ U_c\end{array}\right]$

其中C为

$C=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}\sin \left(\mathrm{\ω}t\right)& \sin (\mathrm{\ω}t-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{\ω}t+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ -\cos \left(\mathrm{\ω}t\right)& \cos (\mathrm{\ω}t-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{\ω}t+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right]$

所述步骤四中得到dq0坐标系下的电压直流分量和的公式为：

其中，U_d'、U_q'和U₀'分别是指对U_d、U_q和U₀'求微分。

所述步骤五中得到基波正序分量的相位角的正弦和余弦值公式为

所述步骤五中构造的dq0轴上的参考值U_d ^*和U_q ^*为

该方法利用单相瞬时电压的dq0检测法，选取电路中故障相的电压为参考电压，然后构造出三相电压，解决三相电压不对称跌落的情况，使得不对称电压跌落转换为三相对称的电压跌落，然后再采用微分的方式取代低通滤波器提取直流分量，从而具有较好的实时性以及自适应能力。本发明不仅能准确检测三相对称跌落还可以检测出不对称跌落，检测的精确度和实时性都有很大的提高。

本发明的电压跌落补偿方法主要是利用单相瞬时电压dq0算法中的三相电压构造来解决三相电压不对称跌落的情况，将不对称的电压跌落转换成三相对称的电压跌落，然后再通过微分的方法提取直流分量和从而构造出dq0轴上的参考值U_d ^*和U_q ^*，并将得到的U_d ^*和U_q ^*通过Park反变换，使电压从dq0坐标系下转换到abc坐标系下得到电网正常时的三相电压，最后将电网正常时的电压与电网发生故障时的电压做差处理，就得到了电网所需的补偿电压。该方法保证了动态电压恢复器的实时性。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能想到的等同技术手段。

Claims (6)

1.一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：已知电网发生故障的情况是：三相***中的某一相电压U_x发生跌落；选取该跌落相的电压U_x为参考，其它两相电压分别为U_y、U_z，将U_x的相位延迟60°得到U_z，U_y＝-U_x-U_z；

步骤二：采用锁相环和正余弦产生电路提供与U_x同相位的正余弦信号；

步骤三：通过Park变换将abc坐标下的***三相电压变换成dq0坐标系下，得到电压分量U_d、U_q和U₀；

步骤四：将电压分量U_d、U_q和U₀通过微分方法，得到电压直流分量和

步骤五：根据步骤四得到的电压直流分量和进而得到基波正序分量的相位角的正弦和余弦值，并选取电网电压的有效值U_ref作为参考值，并利用基波正序分量的相位角正弦余弦值，构造出dq0轴上的参考值U_d ^*和U_q ^*；

步骤六：将得到的U_d ^*和U_q ^*通过Park反变换，使电压从dq0坐标系下转换到abc坐标系下，得到电网正常时的三相电压，然后将电网正常时的三相电压与步骤一中电网发生故障时的电压做差处理，就得到了电网所需的补偿电压。

2.根据权利要求1所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法，其特征在于，设U_x为a相电压U_a，U_y为b相电压，U_z为c相电压U_c，则三相电压有如下表示：

其中，ω为工频角频率，U₁为基波相电压的有效值，U_n为第n次谐波的有效值，为跌落前基波电压的初相位，为第n次谐波的初相位，U_a为电网a相电压有效值，t为时间。

3.根据权利要求2所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法，其特征在于，所述步骤三中得到dq0坐标系下的电压分量U_d、U_q和U₀的公式为：

$\left[\begin{array}{c}{U}_d\\ U_q\\ U_0\end{array}\right]=C\left[\begin{array}{c}{U}_a\\ U_b\\ U_c\end{array}\right]$

其中，

$C=\sqrt{\frac{2}{3}}\left[\begin{array}{ccc}\sin \left(\mathrm{\ω}t\right)& \sin (\mathrm{\ω}t-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \sin (\mathrm{\ω}t+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ -\cos \left(\mathrm{\ω}t\right)& \cos (\mathrm{\ω}t-\frac{2\mathrm{\π}}{3})& \cos (\mathrm{\ω}t+\frac{2\mathrm{\π}}{3})\\ \frac{1}{2}& \frac{1}{2}& \frac{1}{2}\end{array}\right].$

4.根据权利要求3所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法，其特征在于，所述步骤四中得到dq0坐标系下的电压直流分量和的公式为

其中，U_d'、U_q'、U₀'为分别对U_d、U_q、U₀求微分。

5.根据权利要求4所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法，其特征在于，所述步骤五中得到基波正序分量的相位角的正弦和余弦值公式分别为：

6.根据权利要求5所述的一种动态电压恢复器的电压跌落补偿方法，其特征在于，所述步骤五中构造的dq0轴上的参考值U_d ^*和U_q ^*为