技術領域

本發明屬于電力系統領域，涉及一種基于瞬時對稱分量變換理論的多相電力系統廣義諧波電壓和電流的檢測方法。

背景技術

交流電力系統的理想工作狀態是正弦、相序對稱、單位功率因數。在實際的電力系統中，由于存在大量的非線性、非正弦、非相序對稱、低功率因數等無效成分，隨著微電子設備、高精密制造系統等電能質量敏感性的電力負荷更大規模用于電力系統，動態抑制和消除電力系統的無效成分成為一種必然選擇，對實時高精度檢測廣義諧波電壓電流的需求越來越迫切。在4相、6相、9相、12相等多相交流電力系統中，多相序的特點使得系統內的非線性、非正弦性、非對稱性、低功率因數等電氣特性變得更為復雜，現有的適用于單相和三相電路的廣義諧波檢測方法不能直接用于多相電路的廣義諧波檢測。

現有的單相和三相電路的廣義諧波檢測方法主要采用兩種方法，一種是對其中的諧波電流成分、無功電流成分和不對稱電流成分進行分別檢測，另一種是基于瞬時無功功率理論進行綜合檢測。第一種方法雖然能夠精確檢測出廣義諧波，但是檢測過程過于復雜，需要用到多種數學方法，實時性也比較差；第二種方法雖然相對比較簡單，實時性大大提高，但是主要用于廣義諧波電流的檢測，存在電壓波形畸變會影響到廣義諧波電流的檢測精度的問題，此外，其瞬時無功功率理論是針對三相電路提出的，用于三相以上的多相電路尚有許多新問題需要克服。

鑒于現有的單相和三相電路的廣義諧波檢測的上述不足和缺乏通用性的多相交流電力系統廣義諧波檢測裝置的現狀，本發明提出一種基于瞬時對稱分量變換的多相電路廣義諧波檢測方法，采用先進的信號檢測算法和數字信號處理芯片，可以簡單、快速、實時、精確實現任意相電力系統的廣義諧波檢測的綜合檢測，不僅為發展任意相電路的廣義有源電力濾波器、統一電能質量調節器提供了一種非常高效的信號檢測方法，還且為分析任意相交流電力系統的非線性、非正弦、非相序對稱、低功率因數等無效成分提供了一種有效方法，具有廣泛的實用性。

發明內容

本發明的目的是提出一種適合任意相數的多相交流電力系統廣義諧波電壓電流瞬時值綜合檢測的高效方法，克服現有單相和三相電路廣義諧波電壓電流檢測方法的不足，解決現有廣義諧波電壓電流瞬時值檢測方法存在的實時性不強、準確度不高、適用范圍不廣、檢測算法不簡練、硬件實現不容易的技術問題。

本發明提出一種基于瞬時對稱分量變換的多相電路廣義諧波檢測方法，其基本組成包括廣義諧波電壓檢測算法和廣義諧波電流檢測算法。

本發明中的廣義電壓檢測算法由電壓瞬時對稱分量變換算法、正序電壓正弦代數變換算法、電壓均值直流濾波算法、正序工頻電壓初相算法、正序工頻電壓重構算法、廣義諧波電壓計算算法組成。

本發明中的廣義諧波電流檢測算法由電流瞬時對稱分量變換算法、正序電流余弦代數變換算法、電流均值直流濾波算法、正序工頻電流初相算法、電壓電流相位差算法、正序工頻有功電流重構算法、廣義諧波電流計算算法組成。

本發明中的多相電路廣義諧波檢測方法的具體算法步驟如下：

第一步：電壓瞬時對稱分量變換算法對多相電力系統的相電壓????????????????????????????????????????????????（N為多相電路的相名）進行瞬時對稱分量變換，提取正序對稱電壓分量，相電壓和相電流得瞬時對稱分量變換關系式為：

=，

其中，

=，中的；

第二步：電流瞬時對稱分量變換算法對多相電力系統的相電流（N為多相電路的相名）進行瞬時對稱分量變換，提取正序對稱電流分量，相電流得瞬時對稱分量變換關系式為：

=，

其中，矩陣仍然是第一步中的矩陣；

第三步：電壓正弦余弦代數變換算法對正序對稱電壓分量進行正弦和余弦代數變換，得到含有與工頻正序電壓成正比例的直流成分和交流電壓成分的復合電壓信號，的正弦代數變換和余弦代數變換分別為：

==+，其中為的共軛復數，即=；

第四步：電壓均值濾波算法對復合電壓信號進行滑動平均值運算，得到直流電壓成分和；

第五步：電壓初相算法根據直流電壓成分和進行正序工頻電壓分量的初始相位角計算的運算，計算出正序工頻電壓分量的初始相位角，初始相位角的計算算法為：

=；

第六步：電流正弦余弦代數變換算法對正序對稱電壓分量進行正弦和余弦代數變換，得到含有與工頻正序電壓成正比例的直流成分和交流電壓成分的復合電壓信號，的正弦代數變換和余弦代數變換分別為：

==++；