一种基于瞬时空间电压矢量定向的补偿电流检测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于瞬时空间电压矢量定向的补偿电流检测方法，采集对电压、电流瞬时值，分别进行三相至两相的坐标变换，得到两相瞬时电压和两相瞬时电流；通过两相瞬时电压计算三相合成旋转电压矢量的相位角所对应的正弦信号与余弦信号，求取两相瞬时电流值在电压矢量上的投影，得到瞬时有功电流和瞬时无功电流；分离瞬时有功电流和瞬时无功电流的直流分量，求取基波正序电流分量，对基波正序电流分量进行两相至三相的坐标转换，得到三相电流中的基波电流分量；利用三相电流瞬时值分别减去基波电流分量得到三相补偿电流。采用该方法获得的补偿电流指令中包含着基波负序电流及谐波电流成分，可以同时达到治理谐波及平衡三相负荷的理想效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于瞬时空间电压矢量定向的补偿电流检测方法。
技术介绍
有源电力滤波技术与装备(APF)为实现电网的谐波治理及无功补偿提供了一种有效的途径，其中补偿指令电流检测的精度和实时性对最终的补偿与滤波性能起着决定性的影响。为实现快速、准确的谐波电流检测，国内外学者已提出多种基于不同理论的谐波检测方法，其中，基于瞬时无功功率理论的p-q法、ip-iq法及dq0法最有代表性。图1中给出了传统p-q法的运算流程，传统p-q法由于运算量大，同时检测结果易受电压波形畸变率影响，从实现精确检测三相电流的绝对畸变量出发，出现了采用锁相环(PLL)定向的传统ip-iq谐波检测法。图2给出ip-iq法的运算流程，基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波电流检测方法具有运算过程简单、检测结果不受电压畸变影响等优点，因而在有源电力滤波器中得到了广泛的应用。据电力系统相关规定，无功补偿必须遵循“分级平衡、分区平衡”的原则，谐波治理应遵循“谁污染、谁治理”的原则。αβ坐标下的电压、电流矢量如图3所示，在三相三线制系统中，设各相电压和电流的瞬时值分别为ea、eb、ec和ia、ib、ic。通过三相至两相的坐标变换，把它们变换到两相正交的αβ坐标系中，可以得到α、β两相瞬时电压eα、eβ和瞬时电流iα、iβ。矢量eα、eβ和iα、iβ分别可以合成为旋转的电压矢量e和电流矢量i。三相电路瞬时有功电流ip和瞬时无功电流iq，分别为矢量i在矢量e及其法线上的投影。根据瞬时无功功率理论推导出传统ip-iq谐波检测法原理如图2所示。在该检测方法中，通过引入锁相环(PLL)，只使用了A相电网电压ea生成与其同相位的正弦信号sinωt和余弦信号cosωt，实际的三相电压并未参与整个运算过程，因此传统ip-iq法从理论上消除了三相电压波动、畸变等因素对检测结果的影响。但该算法存在两方面的问题。一方面是在高电压畸变率下PLL难以精确锁相的问题；另一方面由此获得的定位信息包含了电压畸变信息，势必导致有源电力滤波器的输出电流增大，对电源电压畸变导致的谐波电流做出补偿，而这对并联型滤波器来讲是没有实际意义的，而且与谁污染、谁治理的基本原则也不相符。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述问题，提出了一种基于瞬时空间电压矢量定向的补偿电流检测方法，本专利技术克服了高电压畸变率下PLL难以精确锁相的问题，且能够获得的定位信息包含了电压畸变信息，可达到分离畸变电压导致的谐波电流的作用，解决了传统方法应用于并联型有源电力滤波器的不足。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于瞬时空间电压矢量定向的补偿电流检测方法，包括以下步骤：(1)采集三相电压和三相电流的瞬时值，分别进行三相至两相的坐标变换，得到两相瞬时电压和两相瞬时电流；(2)通过两相瞬时电压计算三相合成旋转电压矢量的相位角所对应的正弦信号与余弦信号；(3)根据两相瞬时电流值和电压矢量，求取两相瞬时电流值在电压矢量上的投影，得到瞬时有功电流和瞬时无功电流；(4)分离瞬时有功电流和瞬时无功电流的直流分量，求取基波正序电流分量，对基波正序电流分量进行两相至三相的坐标转换，得到三相电流中的基波电流分量；(5)利用三相电流瞬时值分别减去基波电流分量得到三相补偿电流。所述步骤(1)中，三相至两相坐标变换的步骤如下： e α e β = C a b c α β e a e b e c ]]> i α i β = C a b c α β i a i b i c ]]>式中：进一步的，所述步骤(3)中，具体步骤为：根据瞬时无功功率理论的基本定义，三相电路瞬时有功电流ip和瞬时无功电流iq分别为两相瞬时电流iα、iβ在电压矢量e及其法线上的投影，即为： i p 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于瞬时空间电压矢量定向的补偿电流检测方法，其特征是：包括以下步骤：(1)采集三相电压和三相电流的瞬时值，分别进行三相至两相的坐标变换，得到两相瞬时电压和两相瞬时电流；(2)通过两相瞬时电压计算三相合成旋转电压矢量的相位角所对应的正弦信号与余弦信号；(3)根据两相瞬时电流值和电压矢量，求取两相瞬时电流值在电压矢量上的投影，得到瞬时有功电流和瞬时无功电流；(4)分离瞬时有功电流和瞬时无功电流的直流分量，求取基波正序电流分量，对基波正序电流分量进行两相至三相的坐标转换，得到三相电流中的基波电流分量；(5)利用三相电流瞬时值分别减去基波电流分量得到三相补偿电流。

【技术特征摘要】
1.一种基于瞬时空间电压矢量定向的补偿电流检测方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)采集三相电压和三相电流的瞬时值，分别进行三相至两相的坐标变换，得到两相瞬
时电压和两相瞬时电流；
(2)通过两相瞬时电压计算三相合成旋转电压矢量的相位角所对应的正弦信号与余弦
信号；
(3)根据两相瞬时电流值和电压矢量，求取两相瞬时电流值在电压矢量上的投影，得到
瞬时有功电流和瞬时无功电流；
(4)分离瞬时有功电流和瞬时无功电流的直流分量，求取基波正序电流分量，对基波正
序电流分量进行两相至三相的坐标转换，得到三相电流中的基波电流分量；
(5)利用三相电流瞬时值分别减去基波电流分量得到三相补偿电流。
2.如权利要求1所述的一种基于瞬时空间电压矢量定向的补偿电流检测方法，其特征
是：所述步骤(1)中，三相至两相坐标变换的步骤如下：
e α e β = C a b c α β e a e b e c ]]> i α i β = C a b c α β i a i b i c ]]>式中：3.如权利要求1所述的一种基于瞬时空间电压矢量定向的补偿电流检测方法，其特征
是：所述步骤(3)中，具体步骤为：
根据瞬时无功功率理论的基本定义，三相电路瞬时有功电流ip和瞬时无功电流iq分别
为两相瞬时电流iα、iβ在电压矢量e及其法线上的投影，即为：
i p i q = C α β p q i α i β ]]>式中，4.所述步骤(4)中，利用低通滤波器从瞬时有功电流和瞬时无功电流中分裂出直流分
量；两相变三相坐标变换的步骤如下：
i a f i b f i c ...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹春杰，段培永，丁绪东，张玫，王芳，石磊，
申请(专利权)人：山东建筑大学，山东星锐电力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37