CN111999558A - 一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法 - Google Patents
一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111999558A CN111999558A CN202010651120.3A CN202010651120A CN111999558A CN 111999558 A CN111999558 A CN 111999558A CN 202010651120 A CN202010651120 A CN 202010651120A CN 111999558 A CN111999558 A CN 111999558A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coordinate system
- regulator
- phase
- component
- harmonic
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 21
- 238000004088 simulation Methods 0.000 claims description 12
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 8
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 4
- 230000005611 electricity Effects 0.000 claims 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000011897 real-time detection Methods 0.000 description 2
- 241000208340 Araliaceae Species 0.000 description 1
- 235000005035 Panax pseudoginseng ssp. pseudoginseng Nutrition 0.000 description 1
- 235000003140 Panax quinquefolius Nutrition 0.000 description 1
- 238000004422 calculation algorithm Methods 0.000 description 1
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 235000008434 ginseng Nutrition 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
- G01R23/00—Arrangements for measuring frequencies; Arrangements for analysing frequency spectra
- G01R23/16—Spectrum analysis; Fourier analysis
- G01R23/165—Spectrum analysis; Fourier analysis using filters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)
Abstract
本发明公开了一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法,对现有技术的谐波检测电路作了改进,利用软件实现基于PI闭环控制的锁相环PLL产生与电网电压同频同相的正、余弦信号sinωt和cosωt,在LPF后增加PI调节器,形成一个闭环***,如图2所示。改进后.***的稳定性和控制精度得到提高,成本降低。此外,经三相‑两相变换后得到的既有谐波信号又有基波信号,经LPF滤波后送到PI调节器的主要是基波电流信号.它经比例积分作用后参与***后续其它计算,因此***的主要参数对谐波检测的灵敏度得以下降。
Description
技术领域
本发明涉及电气检测技术领域,具体为一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法。
背景技术
20世纪8O年代初,有学者提出了瞬时无功功率理论,为APF(有源滤波装置)谐波电流实时检测奠定了理论基础。APF装置作为一种能够动态抑制谐波的新型电力电子装置,凭借其实时性好、动态响应速度快、体积小、重量轻受到广泛关注。APF性能的好坏与它采用的检测方法有关。检测方式可归纳为:基于傅里叶级数的实时检测法、基于补偿电流最小原理的谐波与无功电流检测方法、峰值采样保持检测方法及基于瞬时无功功率理论的电流检测方法、自适应谐波电流检测方法。APF可分为并联型、串联型和混合型3类。并联型具有能够补偿多次谐波。能够对位移因数进行补偿且补偿效果不随负载率的大小而变化的优点,因此得到广泛应用。
现有技术申请号201710306729.5,发明名称为一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法,如图1所示,以计算出dq旋转坐标系下谐波电流的分量,从而为APF提供控制算法,其中,包括以下步骤:A、获取电网电压和非线性负载电流,将其进行变换到静止坐标系相应电压分量和负载电流分量;B、通过等矢量变换下有功功率和无功功率计算公式计算非线性负载的瞬时功率;C、根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量;D、将步骤C中得到的电流滤波后得到基波电流分量,非线性负载电流的dq旋转坐标系分量减去基波电流分量即得到dq旋转坐标系下谐波电流分量。但是本方法存在以下的问题:(1)对硬件精度要求高,要求PLL产生的sinωt和cosωt(其中)准确无误;(2)要求主要部件的参数对三相基波电流峰值的灵敏度均大于1。而这些要求实际上是难以达到的。
发明内容
1.所要解决的技术问题:
针对上述技术问题,本发明提供一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法,对上述检测电路作了改进,利用软件实现基于PI闭环控制的锁相环(PLL)产生与电网电压同频同相的正、余弦信号sinωt和cosωt,在LPF后增加PI调节器,形成一个闭环***,如图2所示。改进后.***的稳定性和控制精度得到提高,成本降低。此外,经三相-两相变换后得到的既有谐波信号又有基波信号,经LPF滤波后送到PI调节器的主要是基波电流信号.它经比例积分作用后参与***后续其它计算,因此***的主要参数对谐波检测的灵敏度得以下降。
2.技术方案:
一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法,包括以下步骤:
步骤一:获取电网电压ua、ub、uc和非线性负载电流i1a、i1b、i1c;利用软件将电网电压ua、ub、uc经由锁相环PLL计算得到PI闭环控制需要的电网电压同频同相的正、余弦信号sinωt和cosωt;将电网电压ua、ub、uc与非线性负载电流i1a、i1b、i1c分别进行对应的三相-二相变换,得到αβ静止坐标系下相应的电压分量uα、uβ和负载电流分量i1α、i1β;并根据αβ静止坐标系下相应的电压分量uα和uβ计算出在dq旋转坐标系下相应电压分量ud和uq;具体的计算公式如下:
步骤二:通过等矢量变换下有功功率p和无功功率q计算公式计算非线性负载的瞬时功率;计算公式为:
步骤三:根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量i1d、i1q;计算公式为:
步骤四:将步骤三中得到的电流滤波后得到基波电流分量i1db、i1qb,再经过PI调节器形成一个闭环***,非线性负载电流的dq旋转坐标系分量减去基波电流分量即得到dq旋转坐标系下谐波电流分量i1dh、i1qh;其计算公式为:
步骤五:步骤四中的所述PI调节器的参数KP、KI通过Matlab仿真得到;具体包括以下步骤:
S51:在Matlab的Simulink仿真软件中建立PI调节器等效模型和APF模型,其中比例常数KP、积分常数KI就是PI调节器的参数;PI调节器等效模型包括比例常数KP、积分常数KI、Integrator积分模型;PI调节器等效模型与APF模型构成闭环结构。
S52:对S51建立的等效模型通过仿真测试,即改变PI调节器的参数KP、KI,如果示波器SCOPE中的波形稳定且精度满足要求时,对应的KP、KI就是所求的值。
进一步地,所述软件为在单片机C51或者DSP TMS320F2812中利用C语言实现。
3.有益效果:
(1)本发明中电网电压与负载电流经三相-两相变换后得到的既有谐波信号又有基波信号,经LPF滤波后送到PI调节器的主要是基波电流信号.它经比例积分作用后参与***后续其它计算,因此***的主要参数对谐波检测的灵敏度得以下降。
(2)本发明相较于现有技术的谐波检测***,其稳定性和控制精度得到提高,成本降低。
附图说明
图1为现有技术的三相***改进前dq轴谐波电流的计算方法流程示意图;
图2为本发明三相***改进型dq轴谐波电流的计算方法流程示意图;
图3为本发明中PI调节器在MATLAB中仿真图;
图4为本发明改进前方法MATLAB仿真结果图;
图5为本发明改进后方法MATLAB仿真结果图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
如附图2所示;一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法,包括以下步骤:
步骤一:获取电网电压ua、ub、uc和非线性负载电流i1a、i1b、i1c;利用软件将电网电压ua、ub、uc经由锁相环PLL计算得到PI闭环控制需要的电网电压同频同相的正、余弦信号sinωt和cosωt;将电网电压ua、ub、uc与非线性负载电流i1a、i1b、i1c分别进行对应的三相-二相变换,得到αβ静止坐标系下相应的电压分量uα、uβ和负载电流分量i1α、i1β;并根据αβ静止坐标系下相应的电压分量uα和uβ计算出在dq旋转坐标系下相应电压分量ud和uq;具体的计算公式如下:
步骤二:通过等矢量变换下有功功率p和无功功率q计算公式计算非线性负载的瞬时功率;计算公式为:
步骤三:根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量i1d、i1q;计算公式为:
步骤四:将步骤三中得到的电流滤波后得到基波电流分量i1db、i1qb,再经过PI调节器形成一个闭环***,非线性负载电流的dq旋转坐标系分量减去基波电流分量即得到dq旋转坐标系下谐波电流分量i1dh、i1qh;其计算公式为:
步骤五:步骤四中的所述PI调节器的参数KP、KI可以通过Matlab仿真得到;具体包括以下步骤:
S51:在Matlab的Simulink仿真软件中建立PI调节器等效模型和APF模型,其中比例常数KP、积分常数KI就是PI调节器的参数;PI调节器等效模型包括比例常数KP、积分常数KI、Integrator积分模型;PI调节器等效模型与APF模型构成闭环结构。如附图3所示。
S52:对S51建立的等效模型通过仿真测试,即改变PI调节器的参数KP、KI,如果示波器SCOPE中的波形稳定且精度满足要求时,对应的KP、KI就是所求的值。
进一步地,所述软件为在单片机C51或者DSP TMS320F2812中利用C语言实现。
为了验证所提改进方法的有效性,借助Matlab的Simulink仿真软件,建立了APF的仿真模型。对改进前dq旋转坐标系下谐波检测方法和改进型旋转坐标系下谐波dq检测方法分别进行仿真,得到仿真结果分别如图4和图5所示,图中的中ia整流装置即非线性负载的输出电流,iab为基波电流,iah为谐波电流。通过仿真得出,改进前的谐波检测方法和改进型谐波检测方法中电流谐波含量与基波含量之比分别为6.3%和3.7%。这充分验证了本发明方法的有效性。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上,但它们并不是用来限定本发明的,任何熟习此技艺者,在不脱离本发明之精神和范围内,自当可作各种变化或润饰,因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (2)
1.一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤一:获取电网电压ua、ub、uc和非线性负载电流i1a、i1b、i1c;利用软件将电网电压ua、ub、uc经由锁相环PLL计算得到PI闭环控制需要的电网电压同频同相的正、余弦信号sinωt和cosωt;将电网电压ua、ub、uc与非线性负载电流i1a、i1b、i1c分别进行对应的三相-二相变换,得到αβ静止坐标系下相应的电压分量uα、uβ和负载电流分量i1α、i1β;并根据αβ静止坐标系下相应的电压分量uα和uβ计算出在dq旋转坐标系下相应电压分量ud和uq;具体的计算公式如下:
步骤二:通过等矢量变换下有功功率p和无功功率q计算公式计算非线性负载的瞬时功率;计算公式为:
步骤三:根据功率守恒和等矢量变换得到包含谐波分量的非线性负载电流的dq旋转坐标系分量i1d、i1q;计算公式为:
步骤四:将步骤三中得到的电流滤波后得到基波电流分量i1db、i1qb,再经过PI调节器形成一个闭环***,非线性负载电流的dq旋转坐标系分量减去基波电流分量即得到dq旋转坐标系下谐波电流分量i1dh、i1qh;其计算公式为:
步骤五:步骤四中的所述PI调节器的参数KP、KI通过Matlab仿真得到;具体包括以下步骤:
S51:在Matlab的Simulink仿真软件中建立PI调节器等效模型和APF模型,其中比例常数KP、积分常数KI就是PI调节器的参数;PI调节器等效模型包括比例常数KP、积分常数KI、Integrator积分模型;PI调节器等效模型与APF模型构成闭环结构;
S52:对S51建立的等效模型通过仿真测试,即改变PI调节器的参数KP、KI,如果示波器SCOPE中的波形稳定且精度满足要求时,对应的KP、KI就是所求的值。
2.根据权利要求1所述的一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法,其特征在于:所述软件为在单片机C51或者DSP TMS320F2812中利用C语言实现。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010651120.3A CN111999558A (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202010651120.3A CN111999558A (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN111999558A true CN111999558A (zh) | 2020-11-27 |
Family
ID=73466708
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202010651120.3A Pending CN111999558A (zh) | 2020-07-08 | 2020-07-08 | 一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN111999558A (zh) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103095296A (zh) * | 2013-02-05 | 2013-05-08 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 用于svc控制***的新型软件锁相环的实现方法 |
CN107196301A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-09-22 | 西南交通大学 | 一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法 |
CN107959289A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-04-24 | 华夏天信(北京)智能低碳技术研究院有限公司 | 一种有源电力滤波器改进型指定次谐波电流补偿控制方法 |
CN109659983A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-19 | 合肥科威尔电源***有限公司 | 基于idft的软件锁相环实现方法及装置 |
US20190273458A1 (en) * | 2016-07-28 | 2019-09-05 | Nidec Corporation | Sensor fault detection method, motor drive system, and electric power steering system |
-
2020
- 2020-07-08 CN CN202010651120.3A patent/CN111999558A/zh active Pending
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN103095296A (zh) * | 2013-02-05 | 2013-05-08 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 用于svc控制***的新型软件锁相环的实现方法 |
US20190273458A1 (en) * | 2016-07-28 | 2019-09-05 | Nidec Corporation | Sensor fault detection method, motor drive system, and electric power steering system |
CN107196301A (zh) * | 2017-05-04 | 2017-09-22 | 西南交通大学 | 一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法 |
CN107959289A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-04-24 | 华夏天信(北京)智能低碳技术研究院有限公司 | 一种有源电力滤波器改进型指定次谐波电流补偿控制方法 |
CN109659983A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-19 | 合肥科威尔电源***有限公司 | 基于idft的软件锁相环实现方法及装置 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN102305886B (zh) | 电网电压谐波畸变及不平衡时基波电压同步信号检测方法 | |
CN103399202B (zh) | 可变速抽水蓄能机组控制***的锁相方法 | |
CN108847669B (zh) | 基于多同步旋转坐标系的多功能并网逆变器谐波治理方法 | |
CN110048423A (zh) | 一种免疫电网电压谐波干扰的电流控制方法 | |
CN108879775B (zh) | 一种考虑电流限值的电网不平衡光伏逆变器协调控制方法 | |
CN105743091B (zh) | 一种有源电力滤波器的双环解耦控制方法 | |
CN107196301B (zh) | 一种dq旋转坐标系下谐波电流计算方法 | |
CN111446716A (zh) | 一种vsg并网***的谐波电压与谐波电流抑制方法 | |
CN107528587B (zh) | 一种基于pir调节器的高精度快速宽频单相软锁相环 | |
CN109406854A (zh) | 单相有源滤波器的谐波指令电流获取方法、装置及设备 | |
CN111162563B (zh) | 一种具有强鲁棒性的电网电压快速锁相方法 | |
Chen | A control strategy of islanded microgrid with nonlinear load for harmonic suppression | |
CN108400596A (zh) | 一种单相有源滤波器***中的分次谐波检测方法以及基于该检测方法的有源滤波器控制方法 | |
CN111209527B (zh) | 一种二次侧施加扰动的非变工况逆变器广义阻抗测量方法 | |
CN109802434B (zh) | 三相级联光伏逆变器并网电流均衡控制*** | |
CN103592984A (zh) | 三角形连接变流器电流瞬时序分量分解和重构方法 | |
CN116260457A (zh) | 一种改进型正交信号发生器及新型强抗扰锁相环结构 | |
CN110661263A (zh) | 自适应延时滤波器、含有该滤波器的锁频环及基于该锁频环的并网逆变器控制方法 | |
CN111999558A (zh) | 一种改进型dq旋转坐标系下谐波检测方法 | |
CN110702987B (zh) | 电网电压信号的正负序基波分量提取*** | |
CN113049880A (zh) | 一种基于混合滤波单元的并网同步锁相环 | |
Borisov et al. | A novel reference signal generator for active power filters based on recursive DFT | |
Wang | Optimization strategy of DSOGI-PLL precision under harmonic interference conditions | |
Miao et al. | Multiobjective Coordinated Control Strategy for Grid-Connected Inverter under Unbalanced Voltage Conditions | |
Guo et al. | Improved park inverse transform algorithm for positive and negative sequence separation of grid voltage under unbalanced grid conditions |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20201127 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |