一种三相电网电压的频率锁定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种三相电网电压的频率锁定方法，包括：将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，进行离散化处理得到离散数据；对离散数据进行Clark变换，得到变换数据；对变换数据进行预定级数DSC运算及幅度归一化运算得到归一化数据；利用锁频算法对归一化数据进行计算得到频率信息；对频率信息进行数字低通滤波得到三相电网电压的频率信号；该方法尤其针对三相电网不平衡、幅度变化、任意谐波畸变、频率偏离、角度突变等故障状况下能够准确快速得到频率信号；本发明专利技术还公开了一种三相电网电压的频率锁定装置，具有上述有益效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电气
，特别涉及一种三相电网电压的频率锁定方法及装置。
技术介绍
三相电网系统，电压频率作为电能质量的重要参量，需要被稳定的控制在一定的指标范围内。由于电力系统有功功率的动态平衡，发电机的振荡，负荷的投切，以及大量分布式电源接入公用电网，使得实际电网频率会发生偏离。高精度，快速、实时对频率信息进行检测，尤其是当三相电网电压各种故障状况下，例如不平衡、频率突变、甚至谐波情况下，无静差的频率跟踪是频率控制的前提，也是一个技术难题；因此，如何在此类状况下够准确获取三相电网电压的频率信息，是本领域技术人员需要解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种三相电网电压的频率锁定方法及装置，尤其在三相电网不平衡、幅度变化、任意谐波畸变、频率偏离、角度突变等故障状况下能够准确快速得到频率信号。为解决上述技术问题，本专利技术提供一种三相电网电压的频率锁定方法，包括：将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，进行离散化处理得到离散数据；对所述离散数据进行Clark变换，得到变换数据；对所述变换数据进行预定级数DSC运算得到基波正序分量，并对所述基波正序分量进行幅度归一化运算得到归一化数据；利用锁频算法对所述归一化数据进行计算得到频率信息；对所述频率信息进行数字低通滤波得到三相电网电压的频率信号。可选的，将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，进行离散化处理得到离散数据，包括：将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，将所述三相电网交流电压模拟信号进行调理后利用模数转换器进行离散化处理，并以固定周期Ts采样得到离散数据vabc(kTs)。可选的，对所述变换数据进行预定级数DSC运算得到基波正序分量，包括：对所述变换数据进行5级DSC运算得到基波正序分量。可选的，对所述变换数据进行预定级数DSC运算得到基波正序分量，并对所述基波正序分量进行幅度归一化运算得到归一化数据，包括：对所述变换数据进行5级DSC运算得到基波正序分量，对所述基波正序分量进行至少一次幅度归一化运算得到归一化数据。可选的，利用锁频算法对所述归一化数据进行计算得到频率信息，包括：利用锁频算法对所述归一化数据进行计算得到基波实时频率的平方，并进行开方运算得到频率信息。本专利技术还提供一种三相电网电压的频率锁定装置，包括：离散化模块，用于将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，进行离散化处理得到离散数据；Clark变换模块，用于对所述离散数据进行Clark变换，得到变换数据；DSC运算及归一化模块，用于对所述变换数据进行预定级数DSC运算得到基波正序分量，并对所述基波正序分量进行幅度归一化运算得到归一化数据；锁频模块，用于利用锁频算法对所述归一化数据进行计算得到频率信息；低通滤波模块，用于对所述频率信息进行数字低通滤波得到三相电网电压的频率信号。可选的，所述离散化模块具体为将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，将所述三相电网交流电压模拟信号进行调理后利用模数转换器进行离散化处理，并以固定周期Ts采样得到离散数据uabc(kTs)的模块。可选的，所述DSC运算及归一化模块包括：DSC运算单元，用于对所述变换数据进行5级DSC运算得到基波正序分量。可选的，所述DSC运算及归一化模块包括：DSC运算单元，用于对所述变换数据进行5级DSC运算得到基波正序分量；归一化单元，用于对所述基波正序分量进行至少一次幅度归一化运算得到归一化数据。可选的，所述锁频模块包括：锁频单元，用于利用锁频算法对所述归一化数据进行计算得到基波实时频率的平方；开方单元，用于对所述基波实时频率的平方进行开方运算得到频率信息。本专利技术所提供的三相电网电压的频率锁定方法，通过开环运算的方式，采用多级数字滤波技术(DSC)，在两相静止坐标系下，分离出基波正序分量，然后利用幅度归一化运算及锁频算法，运算出频率信息，最后经一阶低通滤波器消除高频扰动，得到频率信号；可见，该方法尤其在三相电网不平衡、幅度变化、任意谐波畸变、频率偏离、角度突变等故障状况下能够准确快速得到频率信息；具有适应性强、精度高、速度快等优点，适合嵌入式微控制器实时实现；本专利技术还提供三相电网电压的频率锁定装置，具有上述有益效果，在此不再赘述。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例所提供的三相电网电压的频率锁定方法的流程图；图2为本专利技术实施例所提供的单级CDSC频率响应的示意图；图3为本专利技术实施例所提供的两级CDSC频率响应的示意图；图4为本专利技术实施例所提供的三级CDSC频率响应的示意图；图5为本专利技术实施例所提供的5级DSC运算的示意图；图6为本专利技术实施例所提供的DSCn运算的原理示意框图；图7为本专利技术实施例所提供的幅度归一化运算的原理示意框图；图8为本专利技术实施例所提供的CDSC运算及幅度归一化运算多级串联模式的示意图；图9为本专利技术实施例所提供的单级CDSC运算及幅度归一化运算串联模式的示意图；图10为本专利技术实施例所提供的利用锁频算法计算得到频率信息的示意图；图11为本专利技术实施例所提供的三相电网电压的频率锁定方法过程的示意图；图12为本专利技术实施例所提供的幅值跳变情况下的测试效果示意图；图13为本专利技术实施例所提供的直流偏置情况下的测试效果示意图；图14为本专利技术实施例所提供的不平衡情况下的测试效果示意图；图15为本专利技术实施例所提供的频率偏离情况下的测试效果示意图；图16为本专利技术实施例所提供的谐波畸变情况下的测试效果示意图；图17为本专利技术实施例所提供的相角突变情况下的测试效果示意图；图18为本专利技术实施例所提供的两种故障情况下的过渡过程效果示意图；图19为本专利技术实施例所提供的三相电网电压的频率锁定装置的结构框图。具体实施方式本专利技术的核心是提供一种三相电网电压的频率锁定方法及装置，尤其在三相电网不平衡、幅度变化、任意谐波畸变、频率偏离、角度突变等故障状况下能够准确快速得到频率信号。为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参考图1，图1为本专利技术实施例所提供的三相电网电压的频率锁定方法的流程图；该方法可以包括：S100、将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，进行离散化处理得到离散数据；具体的，该步骤为将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，将所述三相电网交流电压模拟信号进行调理后利用模数转换器进行离散化处理，并以固定周期Ts采样得到离散数据uabc(kTs)。S110、对所述离散数据进行Clark变换，得到变换数据；具体的，离散数据uabc(kTs)进行Clark变换，得到uα(kTs)、uβ(kTs)；Clark变换过称为将三相模拟信号ua(kTs)，ub(kTs)，uc(kTs)转换为两相静止坐标系下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种三相电网电压的频率锁定方法，其特征在于，包括：将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，进行离散化处理得到离散数据；对所述离散数据进行Clark变换，得到变换数据；对所述变换数据进行预定级数DSC运算得到基波正序分量，并对所述基波正序分量进行幅度归一化运算得到归一化数据；利用锁频算法对所述归一化数据进行计算得到频率信息；对所述频率信息进行数字低通滤波得到三相电网电压的频率信号。

【技术特征摘要】
1.一种三相电网电压的频率锁定方法，其特征在于，包括：将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，进行离散化处理得到离散数据；对所述离散数据进行Clark变换，得到变换数据；对所述变换数据进行预定级数DSC运算得到基波正序分量，并对所述基波正序分量进行幅度归一化运算得到归一化数据；利用锁频算法对所述归一化数据进行计算得到频率信息；对所述频率信息进行数字低通滤波得到三相电网电压的频率信号。2.根据权利要求1所述的三相电网电压的频率锁定方法，其特征在于，将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，进行离散化处理得到离散数据，包括：将获取的PCC点处三相电网交流电压模拟信号，将所述三相电网交流电压模拟信号进行调理后利用模数转换器进行离散化处理，并以固定周期Ts采样得到离散数据uabc(kTs)。3.根据权利要求1或2所述的三相电网电压的频率锁定方法，其特征在于，对所述变换数据进行预定级数DSC运算得到基波正序分量，包括：对所述变换数据进行5级DSC运算得到基波正序分量。4.根据权利要求3所述的三相电网电压的频率锁定方法，其特征在于，对所述变换数据进行预定级数DSC运算得到基波正序分量，并对所述基波正序分量进行幅度归一化运算得到归一化数据，包括：对所述变换数据进行5级DSC运算得到基波正序分量，对所述基波正序分量进行至少一次幅度归一化运算得到归一化数据。5.根据权利要求4所述的三相电网电压的频率锁定方法，其特征在于，利用锁频算法对所述归一化数据进行计算得到频率信息，包括：利用锁频算法对所述归一化数据进行计算得到基波实时频率的平方，并进行开方运算得到频率信息。6....

【专利技术属性】
技术研发人员：谢门喜，朱灿焰，何立群，史炳伟，杨勇，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32