CN107796977A - 一种三相电网电压参数检测方法及装置 - Google Patents
一种三相电网电压参数检测方法及装置 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于电力电网技术领域，公开了一种三相电网电压参数检测方法及装置，将采集的电网电压信号进行Clark变换，基于变换得到的信号建立自适应观测器，观测电网频率及其正序电压分量和负序电压分量，并估计网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角。具体包括：采集电网三相电压；进行Clarke变换，得到坐标系下的电网电压；构建观测器；计算电网的正序电压分量与负序电压分量；计算电网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角。动态响应速度快，在电网频率变化的情况下，依然具有优良的稳态精度。本发明提出了三相电网电压参数检测方法，并提出了相应的硬件电路，动态响应速度快，在电网频率变化的情况下，具有优良的稳态精度。
Description
技术领域
本发明属于电力电网技术领域，尤其涉及一种三相电网电压参数检测方法及装置。
背景技术
在电网技术中，常需要检测三相电网电压的正序电压分量、负序电压分量及其相应的频率、幅值和相角。在现有技术中通常通过锁相环技术实现。然而然而由于锁相环中运用线性化技术，导致锁相环响应速度慢。因而，当电网发生频率突变故障时，锁相环无法快速精确估计电网正序电压分量与负序电压分量。从而影响电网后续控制器控制效果。
综上所述，现有技术存在的问题是：现有三相电网电压检测方法存在动态响应速度慢，影响三相电压参数检测的性能。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种三相电网电压参数检测方法及装置。
本发明是这样实现的，一种三相电网电压参数检测方法将采集的电网电压信号进行Clark变换，基于变换得到的信号建立自适应观测器，观测电网频率及其正序电压分量和负序电压分量，并估计网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角。
进一步，所述三相电网电压参数检测方法包括以下步骤：
步骤一，采集电网三相电压；
步骤二，进行Clarke变换，得到坐标系下的电网电压；
步骤三，构建观测器；
步骤四，计算电网的正序电压分量与负序电压分量；
步骤五，计算电网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角。
进一步，采集电网三相电压ua，ub，uc；进行Clarke变换：
得到αβ坐标系下的电网电压uα，uβ。
进一步，构建观测器：
和
其中，xα1、xα2、xα3、xα4、xα5、xβ1、xβ2、xβ3、xβ4、xβ5是观测器***状态变量，k1、k2、k3是选取的观测器系数，其选取方法为k1＞0、k2＞0、k3＞0且多项式s2+k1s+k2＝0的两个根的实部均小于零；
电网的频率为：
进一步，计算电网的正序电压分量与负序电压分量：
其中，是αβ坐标系下电网正序电压分量的估计值，是αβ坐标系下电网负序电压分量的估计值。
进一步，计算电网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角：
其中，是估计的电网正序电压分量的幅值，估计的电网负序电压分量的幅值，估计的电网正序电压分量的相角，估计的电网负序电压分量的相角。
本发明的另一目的在于提供一种如权利要求1所述三相电网电压参数检测方法的三相电网电压参数检测装置，所述三相电网电压参数检测装置包括：
三相电压传感器采集电网电压；
采集到的信号经二阶滤波器、放大器、模数转换器；
三相电网电压参数检测器对正序电压分量、负序电压分量及其频率、幅值和相角进行估计。
本发明的优点及积极效果为：动态响应速度快，在电网频率变化的情况下，依然具有优良的稳态精度。本发明提出了三相电网电压参数检测方法，并提出了相应的硬件电路，动态响应速度快，在电网频率变化的情况下，具有优良的稳态精度，其稳态误差为零。
附图说明
图1是本发明实施例提供的三相电网电压参数检测方法流程图。
图2是本发明实施例提供的三相电网电压参数检测方法实现流程图。
图3是本发明实施例提供的三相电网电压参数检测装置结构示意图；
图中：1、三相电压传感器；2、二阶滤波器；3、放大器；4、模数转换器；5、三相电网电压参数检测器。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明动态响应速度快，在电网频率变化的情况下，依然具有优良的稳态精度。
下面结合附图对本发明的应用原理作详细的描述。
如图1所示，本发明实施例提供的本发明实施例提供的三相电网电压参数检测方法包括以下步骤：
S101：采集电网三相电压；
S102：进行Clarke变换，得到坐标系下的电网电压；
S103：构建观测器；
S104：计算电网的正序电压分量与负序电压分量；
S105：计算电网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角。
下面结合附图对本发明的应用原理作进一步的描述。
如图2所示，本发明实施例提供的本发明实施例提供的三相电网电压参数检测方法包括以下步骤：
第一步，采集电网三相电压ua，ub，uc；
第二步，进行Clarke变换：
得到αβ坐标系下的电网电压uα，uβ；
第三步，构建观测器：
和
其中，xα1、xα2、xα3、xα4、xα5、xβ1、xβ2、xβ3、xβ4、xβ5是观测器***状态变量，k1、k2、k3是选取的观测器系数，其选取方法为k1＞0、k2＞0、k3＞0且多项式s2+k1s+k2＝0的两个根的实部均小于零。
电网的频率为：
第四步，计算电网的正序电压分量与负序电压分量：
其中，是αβ坐标系下电网正序电压分量的估计值，是αβ坐标系下电网负序电压分量的估计值。
第五步，计算电网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角。
其中，是估计的电网正序电压分量的幅值，估计的电网负序电压分量的幅值，估计的电网正序电压分量的相角，估计的电网负序电压分量的相角。
如图3所示，本发明实施例提供的三相电网电压参数检测装置包括三相电压传感器1、二阶滤波器2、放大器3、模数转换器4、三相电网电压参数检测器5。
三相电压传感器1采集电网电压，采集到的信号经二阶滤波器2、放大器3、模数转换器4后，由三相电网电压参数检测器5对正序电压分量、负序电压分量及其频率、幅值和相角进行估计，其中，三相电网电压参数检测器5为DSP或MCU运行三相电网电压参数检测方法构成。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种三相电网电压参数检测方法，其特征在于，所述三相电网电压参数检测方法将采集的电网电压信号进行Clark变换，基于变换得到的信号建立自适应观测器，观测电网频率及其正序电压分量和负序电压分量，并估计网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角。
2.如权利要求1所述的三相电网电压参数检测方法，其特征在于，所述三相电网电压参数检测方法包括以下步骤：
步骤一，采集电网三相电压；
步骤二，进行Clarke变换，得到坐标系下的电网电压；
步骤三，构建观测器；
步骤四，计算电网的正序电压分量与负序电压分量；
步骤五，计算电网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角。
3.如权利要求2所述的三相电网电压参数检测方法，其特征在于，采集电网三相电压ua，ub，uc；进行Clarke变换：
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得到αβ坐标系下的电网电压uα，uβ。
4.如权利要求2所述的三相电网电压参数检测方法，其特征在于，构建观测器：
其中，xα1、xα2、xα3、xα4、xα5、xβ1、xβ2、xβ3、xβ4、xβ5是观测器***状态变量，k1、k2、k3是选取的观测器系数，其选取方法为k1＞0、k2＞0、k3＞0且多项式s2+k1s+k2＝0的两个根的实部均小于零；
电网的频率为：
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5.如权利要求2所述的三相电网电压参数检测方法，其特征在于，计算电网的正序电压分量与负序电压分量：
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其中，是αβ坐标系下电网正序电压分量的估计值，是αβ坐标系下电网负序电压分量的估计值。
6.如权利要求2所述的三相电网电压参数检测方法，其特征在于，计算电网的正序电压分量与负序电压分量的幅值与相角：
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其中，是估计的电网正序电压分量的幅值，估计的电网负序电压分量的幅值，估计的电网正序电压分量的相角，估计的电网负序电压分量的相角。
7.一种如权利要求1所述三相电网电压参数检测方法的三相电网电压参数检测装置，其特征在于，所述三相电网电压参数检测装置包括：
三相电压传感器采集电网电压；
采集到的信号经二阶滤波器、放大器、模数转换器；
三相电网电压参数检测器对正序电压分量、负序电压分量及其频率、幅值和相角进行估计。
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