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    重庆时时彩有漏洞吗: 正负序电流实时检测的方法.pdf

    关 键 词:
    正负 电流 实时 检测 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201110084531.X

    申请日:

    2011.04.06

    公开号:

    CN102221639A

    公开日:

    2011.10.19

    当前法律状态:

    驳回

    有效性:

    无权

    法律详情: 发明专利申请公布后的驳回IPC(主分类):G01R 19/04申请公布日:20111019|||实质审查的生效IPC(主分类):G01R 19/04申请日:20110406|||公开
    IPC分类号: G01R19/04; G01R25/00 主分类号: G01R19/04
    申请人: 国电南瑞科技股份有限公司
    发明人: 王智; 高中楷; 田兴新; 刘宝
    地址: 210061 江苏省南京市高新技术开发区高新路20号
    优先权:
    专利代理机构: 南京纵横知识产权代理有限公司 32224 代理人: 董建林
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201110084531.X

    授权公告号:

    ||||||

    法律状态公告日:

    2013.12.25|||2011.11.30|||2011.10.19

    法律状态类型:

    发明专利申请公布后的驳回|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明公开了一种正负序电流实时检测的方法,步骤如下:采样获得三相交流电流;检测采样时刻与该电流同步旋转的正序角度值θ+(k),取与该电流反相同步旋转的负序角度值θ-(k)=-θ+(k);将三相交流电流的瞬时值变换到αβ坐标系下的α(k)、β(k)分量;将当前采样时刻角度值θ+和θ-、α-β坐标系下的α(k)、β(k)分量、上次采样时刻的角度值θ+(k-1)和θ-(k-1)以及上一采样时刻的α(k-1)、β(k-1)分量作为已知量,计算得出α-β坐标系下当前正序分量α+(k)、β+(k)及当前负序分量α-(k)、β-(k)的瞬时值;进行反Clark变换,得到当前三相正序分量和三相负序分量。本发明算法简单,实时性强,解决了复数计算、滤波器、构造同步旋转向量等方法带来的复杂运算、算法延时等问题,保证了正负序分量检测的实时性、准确性;适用范围广、易于工程实现。

    权利要求书

    权利要求书
    1.  一种正负序电流实时检测的方法,其特征是,包括如下步骤:
    1)对三相交流电流进行连续采样,并将每次采样结果保存为与采样时间顺序相关的序列形式IA(k)、IB(k)、IC(k),且相邻两次采样的时间间隔为Δt(k),其中下标A、B、C代表三相分量,k表示采样序列顺序号;
    2)检测采样时刻与该电流同步旋转的正序角度值θ+(k),取与该电流反相同步旋转的负序角度值θ-(k)=-θ+(k),θ+(k)和θ-(k)是关于采样时间的序列;
    3)进行三相电流瞬时值IA(k)、IB(k)、IC(k)的Clark变换;
    α(k)β(k)=231-12-12032-32IA(k)IB(k)IC(k)---(1)]]>
    根据公式(1)计算得到α(k)、β(k)序列,分别表示三相电流变换到α-β两相静止坐标系下的α轴分量和β轴分量;
    4)计算获得α-β两相静止坐标系下的正负序分量;
    将步骤2)中获得的当前正序角度值θ+(k)、负序角度值θ-(k)、上一个采样周期的正、负序角度值θ+(k-1)、θ-(k-1)、以及步骤3)中获得的α-β两相静止坐标系下的当前α(k)、β(k)分量、上一个采样周期的α(k-1)、β(k-1)分量,带入下式进行计算:
    α+(k)β+(k)α-(k)β-(k)=cos(θ+(k))-sin(θ+(k))00sin(θ+(k))cos(θ+(k))0000cos(θ-(k))-sin(θ-(k))00sin(θ-(k))cos(θ-(k))·C-1·α(k)β(k)α(k-1)β(k-1)---(2)]]>
    其中,C=cos(θ+(k))-sin(θ+(k))cos(θ-(k))-sin(θ-(k))sin(θ+(k))cos(θ+(k))sin(θ-(k))cos(θ-(k))cos(θ+(k-1))-sin(θ+(k-1))cos(θ-(k-1))-sin(θ-(k-1))sin(θ+(k-1))cos(θ+(k-1))sin(θ-(k-1))cos(θ-(k-1))]]>
    得到α-β两相静止坐标系下的当前正序分量α+(k)、β+(k)及当前负序分量α-(k)、β-(k)的瞬时值;
    5)将步骤4)计算得到的α-β两相静止坐标系下的正序分量α+(k)、β+(k)及负序分量α-(k)、β-(k)进行反Clark变换;
    IA+(k)IB+(k)IC+(k)=10-1232-12-32α+(k)β+(k)---(3)]]>
    IA-(k)IB-(k)IC-(k)=10-1232-12-31α-(k)β-(k)---(4)]]>
    根据公式(3)、(4)得到当前三相正序分量瞬时值IA+(k)、IB+(k)、IC+(k)和三相负序分量瞬时值IA-(k)、IB-(k)、IC-(k)。

    2.  根据权利要求1所述的正负序电流实时检测的方法,其特征是:由具有数据处理功能的数字分析系统实现,所述数字分析系统包含如下功能??椋旱缌鞑裳饬磕??、角度检测???、坐标变换???、正负序分量检测的数据运算??橐约胺醋瓯浠荒??。

    3.  根据权利要求2所述的正负序电流实时检测的方法,其特征是:步骤1)中由所述采样测量??槎匀嘟涣鞯缌鹘胁裳饬?。

    4.  根据权利要求2所述的正负序电流实时检测的方法,其特征是:步骤2)中由所述角度检测??榧觳獠裳笨逃氲缌魍叫恼?、负序角度值。

    5.  根据权利要求2所述的正负序电流实时检测的方法,其特征是:步骤3)中由所述坐标变换??榻腥嗟缌魉彩敝礗A(k)、IB(k)、IC(k)的Clark变换。

    6.  根据权利要求2所述的正负序电流实时检测的方法,其特征是:步骤4)中由所述正负序分量检测的数据运算??榧扑慊竦忙?β两相静止坐标系下的正负序分量。

    7.  根据权利要求2所述的正负序电流实时检测的方法,其特征是:步骤5)中由所述反坐标变换??榻蟹碈lark变换。

    8.  根据权利要求1所述的正负序电流实时检测的方法,其特征是:步骤2)中,采用PLL锁相环方式检测采样时刻的与电流同步旋转的角度值。

    说明书

    说明书正负序电流实时检测的方法
    技术领域
    本发明涉及一种正负序电流实时检测的方法,属于电气控制领域。
    背景技术
    对于各种基于VSC(Voltage Source Converter)的FACTS装置、直流输电系统、风力发电变流控制系统及PWM变流装置需要实时检测电流的负序分量,以避免系统电压不平衡引起的电流和功率波动;对于变压器、电机控制与?;ぶ幸渤P枰焖俚夭饬扛盒蚍至?,才能有效的抑制负序对系统的影响。
    目前正负序电流检测方法可分为以下几类:
    (1)基于各种瞬时无功功率理论的检测方法,这类方法有2个基本特点:①该类方法需要电压波形为参考,因而只能用于检测电流中的谐波分量,而不能用于检测电压中的谐波分量,而且当系统电压有畸变或不对称时,该类方法需要首先获取基波正序电压分量作为参考,而如何从畸变、不对称的三相电压中实时提取基波正序分量本身就是一个需要解决的问题;②该类方法将三相功率的直流分量对应有功电流,脉动分量对应谐波电流。但负序电流(电压)和正序电压(电流)相互作用的功率也是脉动的,因此这类方法不能实现正负序分量的实时分解。
    (2)基于时域的瞬时对称分量法,这类方法特点是构造旋转向量,向量的虚部为三相电流的瞬时值,实部可通过三角函数法、求导法等计算得到。
    (3)自适应检测方法,这类方法也有和基于各种瞬时无功功率理论的检测方法有类似的2个特点。
    (4)基于带通或带阻滤波器的检测方法,这类方法有2个基本特点:①不需要以电压波形为参考,因而既能用于检测电流中的谐波分量,也能用于检测电压中的谐波分量;②过分依赖于滤波器参数的调整,无法补偿滤波器引起的相移,易受系统频率偏移的影响;由于滤波的延时作用,不利于正负序的瞬时检测,且无法补偿采样的电流的相移。
    可见,上述方法均存在实时性不足、实现难度过大等缺陷,不利于实际的应用。
    发明内容
    本发明要解决的技术问题是:克服现有正负序电流实时检测方法的缺点,提供一种算法简单、适用范围广、易于工程实现的正负序电流实时检测的方法。
    本发明解决其技术问题所采用的技术方案如下:正负序电流实时检测的方法,由具有数据处理功能的数字分析系统实现,其功能??橹饕ǖ缌鞑裳饬磕??、角度检测???、坐标变换???、正负序分量检测的数据运算??橐约胺醋瓯浠荒??。
    本方法包括如下步骤:
    1)电流采样测量???,对三相交流电流进行连续采样,并将每次采样结果保存为与采样时间顺序相关的序列形式IA(k)、IB(k)、IC(k),且相邻两次采样的时间间隔为Δt(k),其中下标A、B、C代表三相分量,k表示采样序列顺序号;
    2)角度检测???,检测采样时刻与该电流同步旋转的正序角度值θ+(k),取与该电流反相同步旋转的负序角度值θ-(k)=-θ+(k),θ+(k)和θ-(k)是关于采样时间的序列;
    3)坐标变换???,进行三相电流瞬时值IA(k)、IB(k)、IC(k)的Clark变换;
    α(k)β(k)=231-12-12032-32IA(k)IB(k)IC(k)---(1)]]>
    根据公式(1)计算得到α(k)、β(k)序列,分别表示三相电流变换到α-β两相静止坐标系下的α轴分量和β轴分量;
    4)正负序分量检测的数据运算???,计算获得α-β两相静止坐标系下的正负序分量;
    将步骤2)中获得的当前正序角度值θ+(k)、负序角度值θ-(k)、上一个采样周期的正、负序角度值θ-(k-1)、θ+(k-1)、以及步骤3)中获得的α-β坐标系下的当前α(k)、β(k)分量、上一个采样周期的α(k-1)、β(k-1)分量,带入下式进行计算:
    α+(k)β+(k)α-(k)β-(k)=cos(θ+(k))-sin(θ+(k))00sin(θ+(k))cos(θ+(k))0000cos(θ-(k))-sin(θ-(k))00sin(θ-(k))cos(θ-(k))·C-1·α(k)β(k)α(k-1)β(k-1)---(2)]]>
    其中,C=cos(θ+(k))-sin(θ+(k))cos(θ-(k))-sin(θ-(k))sin(θ+(k))cos(θ+(k))sin(θ-(k))cos(θ-(k))cos(θ+(k-1))-sin(θ+(k-1))cos(θ-(k-1))-sin(θ-(k-1))sin(θ+(k-1))cos(θ+(k-1))sin(θ-(k-1))cos(θ-(k-1))]]>
    得到α-β两相静止坐标系下的当前正序分量α+(k)、β+(k)及当前负序分量α-(k)、β-(k)的瞬时值;
    5)反坐标变换???,将步骤4)计算得到的α-β两相静止坐标系下的正序分量α+(k)、β+(k)及负序分量α-(k)、β-(k)进行反Clark变换;
    IA+(k)IB+(k)IC+(k)=10-1232-12-32α+(k)β+(k)---(3)]]>
    IA-(k)IB-(k)IC-(k)=10-1232-12-31α-(k)β-(k)---(4)]]>
    根据公式(3)、(4)得到当前三相正序分量瞬时值IA+(k)、IB+(k)、IC+(k)和三相负序分量瞬时值IA-(k)、IB-(k)、IC-(k)。
    步骤2)中,采用PLL锁相环方式检测采样时刻的与电流同步旋转的角度值。
    本发明的有益效果如下:本发明所提出的正负序电流检测的方法,算法简单,实时性强,解决了传统检测方法中复数计算、滤波器、构造同步旋转向量等方法带来的运算复杂、算法延时等问题,保证了正负序分量检测的实时性、准确性;避免了反三角函数计算,实际计算过程中不需要计算具体的角度值,只需要计算出角度值对应的正余弦值即可;适用范围广、易于工程实现;可应用于电力系统等各种不对称运行及不对称故障的分析、电力电子电路动态电流的控制和补偿中。
    附图说明
    图1为正负序电流实时检测原理的示意图;
    图2为正负序电流实时检测方法的计算流程图;
    图3为一实施例包含正负序分量的三相电流图;
    图4为三相电流变换到α-β坐标系下的α-β分量图;
    图5为检测到的正序α-β分量图;
    图6为检测到的负序α-β分量图;
    图7为检测得到的正负序三相电流图。
    具体实施方式
    下面参照附图并结合实例对本发明作进一步详细描述。但是本发明不限于所给出的例子。
    如图1所示,为本正负序电流实时检测工作示意图,其功能??橹饕ǖ缌鞑裳饬磕??、角度检测???、坐标变换???、正负序分量检测的数据运算???、反坐标变换???。用于方法实现的数字分析系统,可以由运算芯片(DSP或其它)组成,主要完成与外部信号的通讯、测量量的采集以及内部运算,实现对正负序电流的实时检测。
    如图2所示为本发明提出的正负序电流实时检测方法的流程图,检测步骤如下:
    1)由采样测量??槎匀嘟涣鞯缌鹘辛裳?,并将每次采样结果保存为与采样时间顺序相关的序列形式IA(k)、IB(k)、IC(k),且相邻两次采样的时间间隔为Δt(k)(由数字分析系统中的软硬件确定),其中下标A、B、C代表三相分量,k表示采样序列顺序号;其中,用k表示当前采样序列,k-1表示上一个采样周期序列。
    2)由角度检测??榧觳獠裳笨逃敫玫缌魍叫恼蚪嵌戎郸?(k),取与该电流反相同步旋转的负序角度值θ-(k)=-θ+(k),θ+(k)和θ-(k)是关于采样时间的序列;
    3)由坐标变换??榻腥嗟缌魉彩敝礗A(k)、IB(k)、IC(k)的Clark变换;
    Iα(k)Iβ(k)=231-12-12032-32IA(k)IB(k)IC(k)---(5)]]>
    根据公式(5)计算得到α-β两相静止坐标系下的当前α轴电流分量Iα(k)、β轴电流分量Iβ(k);
    4)由数据运算??榻街?)中获得的当前正序角度值θ+(k)、负序角度值θ-(k);上一个采样周期的正序角度值θ-(k-1)、负序角度值θ+(k-1)以及步骤3)中获得的α-β两相静止坐标系下当前Iα(k)、Iβ(k)分量;上一个采样周期同理得到的Iα(k-1)、Iβ(k-1)分量,带入公式(2)进行计算:
    Iα+(k)Iβ+(k)Iα-(k)Iβ-(k)=cos(θ+(k))-sin(θ+(k))00sin(θ+(k))cos(θ+(k))0000cos(θ-(k))-sin(θ-(k))00sin(θ-(k))cos(θ-(k))·C-1·Iα(k)Iβ(k)Iα(k-1)Iβ(k-1)---(6)]]>
    其中,C=cos(θ+(k))-sin(θ+(k))cos(θ-(k))-sin(θ-(k))sin(θ+(k))cos(θ+(k))sin(θ-(k))cos(θ-(k))cos(θ+(k-1))-sin(θ+(k-1))cos(θ-(k-1))-sin(θ-(k-1))sin(θ+(k-1))cos(θ+(k-1))sin(θ-(k-1))cos(θ-(k-1))]]>
    获得α-β两相静止坐标系下的当前正序电流瞬时值Iα+(k)、Iβ+(k)及当前负序电流的瞬时值Iα-(k)、Iβ-(k);
    5)将步骤4)计算得到的当前α-β两相静止坐标系下的正序分量Iα+(k)、Iβ+(k)及负序分量Iα-(k)、Iβ-(k)进行反Clark变换;
    IA+(k)IB+(k)IC+(k)=10-1232-12-32Iα+(k)Iβ+(k)---(7)]]>
    IA-(k)IB-(k)IC-(k)=10-1232-12-31Iα-(k)Iβ-(k)---(8)]]>
    根据公式(7)、(8)得到当前三相电压正序分量瞬时值IA+(k)、IB+(k)、IC+(k)和三相电压的负序分量瞬时值IA-(k)、IB-(k)、IC-(k)。
    本发明是在三相电流正负序检测中的应用说明,不限于本实施例,还可以包括其它的应用形式,但对于本发明所使用的控制原理及方法具有通用性。
    以下以一具体实施例来表明本发明提出的正负序电流实时检测的方法切实有效,实时性强,可以效果明显地将正负序分量分别检测得到,充分体现本发明的实时性和易实现性。
    实施例采用一个幅值为1、频率为50Hz、持续时间为0-0.3s的正序三相对称电流,在0.1-0.2s间设置了电流凹陷,产生幅值为0.5、频率为50Hz的负序三相电流,如图3所示,来模拟三相电流的畸变。经过本发明的方法在步骤3)运算得到当前包括正负序分量的α-β分量,如图4所示;经步骤4)运算后分别得到α-β坐标系下的当前正序分量及负序分量,如图5和图6所示;经步骤5)分别得到当前正序及负序三相电流的瞬时值,如图7所示??杉痉⒚鞣椒ǖ氖凳?,正负序电流进行了实时有效的检测。图中尖峰式误差是两采样时刻下(这里采样时间间隔设为0.0001s)电流瞬时采样值间出现的非模型误差。
    本发明提出的正负序电流实时检测方法的实施部分,具有实现方便、通用性良好的特点,具有重要的现实意义。
    本发明按照优选实施例进行了说明,应当理解,上述实施例不以任何形式限定本发明,凡采用等同替换或等效变换的形式所获得的技术方案,均落在本发明的?;し段е?。

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