CN108226637A - 一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法 - Google Patents
一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108226637A CN108226637A CN201710003987.6A CN201710003987A CN108226637A CN 108226637 A CN108226637 A CN 108226637A CN 201710003987 A CN201710003987 A CN 201710003987A CN 108226637 A CN108226637 A CN 108226637A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- cbpf
- frequency variation
- detection method
- adaptability
- frequency
- 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
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)
- Measurement Of Current Or Voltage (AREA)
Abstract
本发明公开了一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法,属于电能质量检测技术领域。该方法的核心是复数带通滤波器的设计和数字化执行过程,复数带通滤波器除了对频率具有选择性还对正、负序具有良好的选择性。本发明公开的检测方法可在静止坐标系下执行,不需要锁相环和同步旋转坐标变换,实现方法简单,实用性强,并且对电网频率具有良好的适应性。该方法可以精确地检测三相系统电压和电流中基波和任意次谐波的正序或负序分量。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法,可以在电网频率发生变化时检测出三相系统中电压和电流中基波和任意次谐波的正、负序分量,属于电能质量检测技术领域。
背景技术
近年来,随着电弧炉、变频器、大容量整流设备等非线性负载的不断增加,配电网中的谐波问题越来越突出。非线性负载产生谐波电流,流入电网后导致电网电压发生畸变。在进行电能质量治理时,常需要检测电网电压或电流中的基波和各次谐波的正、负序分量。目前基于锁相环和同步旋转坐标变换技术的检测方法应用最为广泛。但该方法需要锁相环节和旋转坐标变换,结构复杂,并且检测精度受锁相环性能的影响。
发明内容
针对现有检测方法存在的问题,本发明提供了一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法,该方法可以在电网频率波动时精准地检测出三相系统中电压和电流的基波和任意次谐波的正、负序分量。为了能够区分正序和负序分量,本发明公开了一种复数带通滤波器。本发明提供的方法在静止坐标系下执行,无需锁相环和同步旋转坐标变换,实现方法简单,并且对电网频率具有良好的适应性。
本发明为实现上述发明目的采用如下技术方案:
一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法,包括以下步骤:
步骤(1):复数带通滤波器(complex bandpass filter,CBPF)的设计。
CBPF的表达式如式(1)所示:
式中,ωr为谐振角频率,单位rad/s;ωc为带宽,单位rad/s。
所述步骤(1)包括如下步骤:
步骤(1-1):谐振角频率ωr的确定;ωr=nω1,ω1为电网角频率,314rad/s;若需要检测的序分量为正序分量,n>0;若需要检测的序分量为负序分量,n<0;假设需要检测5次负序分量,则n=-5;
步骤(1-2):带宽ωc的确定;ωc越大对电网频率变化的适应性越好,响应速度越快,但选择性越差即稳态性能越差;电网频率变化一般在±1Hz以内,因此为了能够适应电网频率的变化,ωc最小值取2π;ωc可在区间[2π,40π]内根据对响应速度和稳态性能的要求确定一个合适的数值;
步骤(1-3):采用双线性变换将CBPF离散化,得到CBPF的差分方程;
步骤(2):采用电压传感器或电流传感器对三相电压或三相电流进行采样,三相采样值设为xa(k)、xb(k)和xc(k);
步骤(3):三相采样值xa(k)、xb(k)和xc(k)经过克拉克变换,得到xα(k)和xβ(k);
步骤(4):xα(k)和xβ(k)经过复数带通滤波器(CBPF)后,得到两个输出信号yα(k)和yβ(k);
步骤(5):CBPF的输出信号yα(k)和yβ(k)经过克拉克反变换,得到期望的目标电压或电流分量ya(k)、yb(k)和yc(k)。
与现有检测方法相比,本发明提供的检测方法具有如下优势:
1、不需要锁相环和同步旋转坐标变换,结构简单,易于执行;
2、能够检测三相系统中电压和电流的任意次序分量;
3、检测的准确性不依赖锁相环的性能;
4、对电网频率变化具有良好的适应性。
附图说明
图1为三相系统任意次序分量检测方法原理图;
图2为CBPF执行过程框图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法,包括以下步骤:
步骤(1):复数带通滤波器(complex bandpass filter,CBPF)的设计。
CBPF的表达式如式(1)所示:
式中,ωr为谐振角频率,单位rad/s;ωc为带宽,单位rad/s。
所述步骤(1)包括如下步骤:
步骤(1-1):谐振角频率ωr的确定;ωr=nω1,ω1为电网角频率,314rad/s;若需要检测的序分量为正序分量,n>0;若需要检测的序分量为负序分量,n<0;假设需要检测5次负序分量,则n=-5;
步骤(1-2):带宽ωc的确定;ωc越大对电网频率变化的适应性越好,响应速度越快,但选择性越差即稳态性能越差;电网频率变化一般在±1Hz以内,因此为了能够适应电网频率的变化,ωc最小值取2π;ωc可在区间[2π,40π]内根据对响应速度和稳态性能的要求确定一个合适的数值;
步骤(1-3):采用双线性变换将CBPF离散化,得到CBPF的差分方程;双线性变换公式如公式(2):
式中,Ts为采样周期。
将式(2)代入到式(1),得到实现CBPF的差分方程如式(3):
式中,xα和xβ为输入信号;yα和yβ为输出信号;k表示当前时刻kTs的值,k-1表示上一时刻(k-1)Ts的值。
根据CBPF的差分方程式(3)做出CBPF执行过程框图如图2所示。
步骤(2):如图1,采用电压传感器或电流传感器对三相电压或三相电流进行采样,三相采样值设为xa(k)、xb(k)和xc(k);
步骤(3):如图1,三相采样值xa(k)、xb(k)和xc(k)经过变换矩阵为C32的克拉克变换,得到xα(k)和xβ(k),克拉克变换如公式(5):
其中,变换矩阵C32为
步骤(4):如图1,xα(k)和xβ(k)经过复数带通滤波器(CBPF)后,得到两个输出信号yα(k)和yβ(k);CBPF的具体执行过程参照图2;
步骤(5):如图1,CBPF的输出信号yα(k)和yβ(k)经过变换矩阵为C23的克拉克反变换,得到期望的目标电压或电流分量ya(k)、yb(k)和yc(k);克拉克反变换如公式(7):
其中,变换矩阵C23为
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤(1):复数带通滤波器(complex bandpass filter,CBPF)的设计。
CBPF的表达式如式(1)所示:
式中,ωr为谐振角频率,单位rad/s;ωc为带宽,单位rad/s。
步骤(2):采用电压传感器或电流传感器对三相电压或三相电流进行采样,三相采样值设为xa(k)、xb(k)和xc(k);
步骤(3):三相采样值xa(k)、xb(k)和xc(k)经过克拉克变换,得到xα(k)和xβ(k);
步骤(4):xα(k)和xβ(k)经过复数带通滤波器(CBPF)后,得到两个输出信号yα(k)和yβ(k);
步骤(5):CBPF的输出信号yα(k)和yβ(k)经过克拉克反变换,得到期望的目标电压或电流分量ya(k)、yb(k)和yc(k)。
2.根据权利要求1所述的一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法,其特征在于:所述步骤(1)包括如下步骤:
步骤(1-1):谐振角频率ωr的确定;ωr=nω1,ω1为电网角频率,314rad/s;若需要检测的序分量为正序分量,n>0;若需要检测的序分量为负序分量,n<0;假设需要检测5次负序分量,则n=-5;
步骤(1-2):带宽ωc的确定;ωc越大对电网频率变化的适应性越好,响应速度越快,但选择性越差即稳态性能越差;电网频率变化一般在±1Hz以内,因此为了能够适应电网频率的变化,ωc最小值取2π;ωc可在区间[2π,40π]内根据对响应速度和稳态性能的要求确定一个合适的数值;
步骤(1-3):采用双线性变换将CBPF离散化,得到CBPF的差分方程。
3.根据权利要求2所述的一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法,其特征在于:步骤(1-3)将CBPF离散化,得到相应的差分方程,采用差分方程的形式执行。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710003987.6A CN108226637A (zh) | 2017-01-04 | 2017-01-04 | 一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201710003987.6A CN108226637A (zh) | 2017-01-04 | 2017-01-04 | 一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN108226637A true CN108226637A (zh) | 2018-06-29 |
Family
ID=62656504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201710003987.6A Pending CN108226637A (zh) | 2017-01-04 | 2017-01-04 | 一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN108226637A (zh) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109633272A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-16 | 燕山大学 | 一种谐波检测系统 |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002202329A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 電力品質診断における高周波ノイズ除去方法 |
CN102221639A (zh) * | 2011-04-06 | 2011-10-19 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 正负序电流实时检测的方法 |
CN102305886A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-01-04 | 浙江大学 | 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 |
CN102590646A (zh) * | 2012-02-15 | 2012-07-18 | 上海大学 | 一种基于相序滤波器的正序、负序与谐波电流检测方法 |
CN103036462A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-10 | 天津大学 | 电网电压不平衡时电压源型整流器模型预测控制方法 |
CN104300541A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-01-21 | 泰州学院 | 一种有源电力滤波器控制延时动态预测补偿方法 |
CN104579322A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-04-29 | 闫朝阳 | 基于双带通滤波器结构的2倍频锁相方法 |
CN104730339A (zh) * | 2015-03-15 | 2015-06-24 | 华南理工大学 | 一种三相电压不对称情况下数字锁相方法 |
CN105137179A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-09 | 国网甘肃省电力公司 | 一种基于级联延迟信号消除法的指定次谐波检测方法 |
CN105403771A (zh) * | 2015-09-15 | 2016-03-16 | 中国矿业大学 | 一种改进的自适应原理谐波检测方法 |
CN105911350A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-08-31 | 苏州大学 | 频率自适应递归svft谐波序分量实时检测方法及系统 |
-
2017
- 2017-01-04 CN CN201710003987.6A patent/CN108226637A/zh active Pending
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002202329A (ja) * | 2000-12-28 | 2002-07-19 | Tokyo Electric Power Co Inc:The | 電力品質診断における高周波ノイズ除去方法 |
CN102221639A (zh) * | 2011-04-06 | 2011-10-19 | 国电南瑞科技股份有限公司 | 正负序电流实时检测的方法 |
CN102305886A (zh) * | 2011-05-31 | 2012-01-04 | 浙江大学 | 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 |
CN102590646A (zh) * | 2012-02-15 | 2012-07-18 | 上海大学 | 一种基于相序滤波器的正序、负序与谐波电流检测方法 |
CN103036462A (zh) * | 2012-11-26 | 2013-04-10 | 天津大学 | 电网电压不平衡时电压源型整流器模型预测控制方法 |
CN104300541A (zh) * | 2014-09-15 | 2015-01-21 | 泰州学院 | 一种有源电力滤波器控制延时动态预测补偿方法 |
CN104579322A (zh) * | 2015-01-30 | 2015-04-29 | 闫朝阳 | 基于双带通滤波器结构的2倍频锁相方法 |
CN104730339A (zh) * | 2015-03-15 | 2015-06-24 | 华南理工大学 | 一种三相电压不对称情况下数字锁相方法 |
CN105137179A (zh) * | 2015-08-24 | 2015-12-09 | 国网甘肃省电力公司 | 一种基于级联延迟信号消除法的指定次谐波检测方法 |
CN105403771A (zh) * | 2015-09-15 | 2016-03-16 | 中国矿业大学 | 一种改进的自适应原理谐波检测方法 |
CN105911350A (zh) * | 2016-04-05 | 2016-08-31 | 苏州大学 | 频率自适应递归svft谐波序分量实时检测方法及系统 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
XIAOQIANG GUO等: "Multiple-Complex Coefficient-Filter-Based Phase-Locked Loop and Synchronization Technique for Three-Phase Grid-Interfaced Converters in Distributed Utility Networks", 《IEEE TRANSACTIONS ON INDUSTRIAL ELECTRONICS》 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN109633272A (zh) * | 2019-01-22 | 2019-04-16 | 燕山大学 | 一种谐波检测系统 |
CN109633272B (zh) * | 2019-01-22 | 2020-04-07 | 燕山大学 | 一种谐波检测系统 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Karimi-Ghartemani et al. | Application of enhanced phase-locked loop system to the computation of synchrophasors | |
Kulkarni et al. | A novel design method for SOGI-PLL for minimum settling time and low unit vector distortion | |
CN105449718B (zh) | 基于改进型串联信号延迟对消算法的并网同步锁相方法 | |
CN104020351B (zh) | 一种负载不平衡系统下的适用于apf的分次谐波检测方法 | |
Xiao et al. | DC‐bus voltage control of grid‐connected voltage source converter by using space vector modulated direct power control under unbalanced network conditions | |
CN102401858A (zh) | 一种电网电压基波分量及谐波分量的检测方法 | |
CN108226588A (zh) | 一种适用于单相和三相电力系统的软件锁相方法 | |
CN106645939A (zh) | 基于频谱极值点的电网基波频率检测方法及装置 | |
CN104181374B (zh) | 三相无中线系统电网电压的正负序分量的检测分离方法 | |
CN105048995B (zh) | 巴特沃斯数字滤波器及利用其实现频率自适应的滤波方法 | |
CN111122952B (zh) | 一种快速检测三相电压暂降的方法 | |
CN106610450A (zh) | 一种单相电能计量芯片 | |
CN107561362A (zh) | 一种适用于非理想电网的sai锁相环方法 | |
CN104300541A (zh) | 一种有源电力滤波器控制延时动态预测补偿方法 | |
CN104950194A (zh) | 电力网络中的孤岛状况的检测 | |
Zou et al. | Optimized harmonic detecting and repetitive control scheme for shunt active power filter in synchronous reference frame | |
CN107561361A (zh) | 一种适用于非理想电网的ror锁相环方法 | |
Jo et al. | FPGA based DSC-PLL for grid harmonics and voltage unbalance effect elimination | |
Luna et al. | A new PLL structure for single-phase grid-connected systems | |
CN108226637A (zh) | 一种具有频率变化适应性的任意次序分量检测方法 | |
KR102200554B1 (ko) | 계통 전압 위상 검출 장치 | |
CN112269052A (zh) | 一种谐波与无功电流检测方法 | |
CN104764922A (zh) | 一种不平衡条件下的三相电网电压正序分量提取方法 | |
CN104184464B (zh) | 一种基于正负序快速识别的动态锁相同步方法 | |
KR101545139B1 (ko) | Lpn 필터를 이용한 전력계통의 위상추종 시스템 |
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 | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20180629 |