CN111030169A - 一种锁相条件下电网参数的计算方法和可读存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种锁相条件下电网参数的计算方法，包括：S1、控制并网系统进入并网运行状态，采集电网电压和并网电流信号并计算与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号；S2、根据锁相环锁定的电网电压的状态，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率或基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率。本发明还涉及一种计算机存储介质。实施本发明，可以准确计算无功功率，其易于实现、运算简单且能区分无功功率类型，并便于推广。

Description

一种锁相条件下电网参数的计算方法和可读存储介质
技术领域
本发明涉及电力参数计量领域，更具体地说，涉及一种锁相条件下电网参数的计算方法和可读存储介质。
背景技术
目前，在电力参数计量中，无功功率计算主要有三种方法：第一种方法、将并网电流、电网电压通过αβ坐标变换计算无功功率；第二种方法、将并网电流、电网电压通过αβ坐标变换，再经dq坐标变换，计算无功功率；第三种方法、利用有功功率与视在功率，计算无功功率。然而上述无功功率计算方法存在以下缺点。第一种计算方法与第二种计算方法，计算精度差且运算复杂；第三种计算方法，计算精度差且无法判断无功功率的类型。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种易于实现、运算简单且能够判断无功功率类型，并便于推广的锁相条件下电网参数的计算方法和可读存储介质。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种锁相条件下电网参数的计算方法，包括：
S1、控制并网系统进入并网运行状态，采集电网电压和并网电流信号并计算与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号；
S2、根据锁相环锁定的电网电压的状态，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率或基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率。
在本发明所述的锁相条件下电网参数的计算方法中，所述步骤S2进一步包括：
S21、当锁相环锁定的电网电压上升沿时，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值推导无功功率的表达式；将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号分别相乘，并且离散化求和以获得离散累加值；将所述离散累加值带入所述无功功率的表达值以计算所述无功功率；
S22、当锁相环锁定的电网电压峰值时，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值推导无功功率的表达式；将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号分别相乘，并且离散化求和以获得离散累加值；将所述离散累加值带入所述无功功率的表达值以计算所述无功功率。
在本发明所述的锁相条件下电网参数的计算方法中，所述步骤S21进一步包括：
S211、当锁相环锁定电网电压上升沿时，将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号相乘，并求取第一设定时间周期中的第一定积分值；
S212、将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号相乘，并求取第二设定时间周期中的第二定积分值；
S213、基于所述第一定积分值和所述第二定积分值获得所述无功功率的表达式；
S214、将所述第一设定周期和所述第二设定周期中电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位余弦信号分别相乘，离散化求和以获得第一离散累加值和第二离散累加值；
S215、基于所述第一离散累加值和所述第二离散累加值与所述第一定积分值和所述第二定积分值的关系，根据所述无功功率的表达式计算所述无功功率。
在本发明所述的锁相条件下电网参数的计算方法中，所述第一设定时间周期为0到二分之一周期，所述第二设定时间周期为二分一到一周期。
在本发明所述的锁相条件下电网参数的计算方法中，所述步骤S22进一步包括：
S221、当锁相环锁定电网电压峰值时，将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号相乘，并求取第三设定时间周期中的第三定积分值；
S222、将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号相乘，并求取第四设定时间周期中的第四定积分值；
S223、基于所述第三定积分值和所述第四定积分值获得所述无功功率的表达式；
S224、将所述第三设定周期和所述第四设定周期中电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位正弦信号分别相乘，离散化求和以获得第三离散累加值和第四离散累加值；
S225、基于所述第三离散累加值和所述第四离散累加值与所述第三定积分值和所述第四定积分值的关系，根据所述无功功率的表达式计算所述无功功率。
在本发明所述的锁相条件下电网参数的计算方法中，所述第三设定时间周期为四分之一到四分之三周期，所述第四设定时间周期为0到四分之一周期与四分之三到一周期。
在本发明所述的锁相条件下电网参数的计算方法中，所述步骤S1进一步包括：
S11、软启动并网系统中的母线电容器；
S12、在电网电压的幅值和频率正常且母线电容电压达到并网要求后，闭合继电器以并网逆变器从而进入并网运行状态；
S13、在采集电网电压后，使用广义二重积分法构建静止坐标系，将电网电压在静止坐标系参数转换为旋转坐标系参数；
S14、利用PI闭环控制，输出电网电压相位调整值；
S15、计算电网电压中心相位作为前馈值，输出电网电压相位；
S16、基于所述电网电压相位，计算电网电压同频同相的单位正余弦信号，从而获得与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号。
在本发明所述的锁相条件下电网参数的计算方法中，进一步包括：
S3、根据锁相环锁定的电网电压的状态，基于所述电网电压和所述并网电流的乘积在设定时间周期的定积分值计算有功功率；
S4、基于所述无功功率和所述有功功率计算功率因数。
在本发明所述的锁相条件下电网参数的计算方法中，所述步骤S3进一步包括：
S31、当锁相环锁定电网电压上升沿时，将所述电网电压、所述并网电流相乘，并求取第五设定时间周期中的第五定积分值；将所述第五设定周期中的电网电压、并网电流相乘，离散化求和以获得第五离散累加值；基于所述第五离散累加值和所述第五定积分值的关系，计算所述有功功率；
S32、当锁相环锁定电网电压峰值时，将所述电网电压、所述并网电流相乘，并求取第六设定时间周期中的第六定积分值；将所述第六设定周期中的电网电压、并网电流相乘，离散化求和以获得第六离散累加值；基于所述第六离散累加值和所述第六定积分值的关系，计算所述有功功率。
本发明解决其技术问题采用的另一技术方案是构造一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现前述任意一种锁相条件下电网参数的计算方法。
实施本发明的锁相条件下电网参数的计算方法和计算机可读存储介质，可以准确计算无功功率，其易于实现、运算简单且能区分无功功率类型，并便于推广。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明的锁相条件下电网参数的计算方法的第一优选实施例的流程图；
图2是本发明的锁相条件下电网参数的计算方法的第二优选实施例的流程图；
图3是适用本发明的锁相条件下电网参数的计算方法的优选车载电池并网系统的结构示意图；
图4是图3所示车载电池并网系统的电路原理图；
图5是图3所示车载电池并网系统的电网电压、并网电流示意图；
图6是根据本发明的锁相条件下电网参数的计算方法的第三优选实施例无功功率的计算流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明涉及一种锁相条件下电网参数的计算方法，包括：S1、控制并网系统进入并网运行状态，采集电网电压和并网电流信号并计算与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号；S2、根据锁相环锁定的电网电压的状态，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率或基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率。实施本发明的锁相条件下电网参数的计算方法，可以准确计算无功功率，其易于实现、运算简单且能区分无功功率类型，并便于推广。
图1是本发明的锁相条件下电网参数的计算方法的第一优选实施例的流程图。如图1所示，在步骤S1中，控制并网系统进入并网运行状态，采集电网电压和并网电流信号并计算与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号。在本发明的优选实施例中，该并网系统可以是本领域中任何的适合的电源系统，其可以就有任何适合的电路结构。
在本发明的一个优选实施例中，所述步骤S1进一步包括：S11、软启动并网系统中的母线电容器；S12、在电网电压的幅值和频率正常且母线电容电压达到并网要求后，闭合继电器以并网逆变器从而进入并网运行状态；S13、在采集电网电压后，使用广义二重积分法构建静止坐标系，将电网电压在静止坐标系参数转换为旋转坐标系参数；S14、利用PI闭环控制，输出电网电压相位调整值；S15、计算电网电压中心相位作为前馈值，输出电网电压相位；S16、基于所述电网电压相位，计算电网电压同频同相的单位正余弦信号，从而获得与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号。
在本发明的其他优选实施例中，还可以根据其他的任何方法控制系统进入并网运行状态，并且采用任何适合的电路，模块或者设备采集电网电压和并网电流信号并计算与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号。
在步骤S2中，根据锁相环锁定的电网电压的状态，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率或基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率。
在本发明的一个优选实施例中，当锁相环锁定的电网电压上升沿时，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值推导无功功率的表达式；将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号分别相乘，并且离散化求和以获得离散累加值；将所述离散累加值带入所述无功功率的表达值以计算所述无功功率。当锁相环锁定的电网电压峰值时，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值推导无功功率的表达式；将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号分别相乘，并且离散化求和以获得离散累加值；将所述离散累加值带入所述无功功率的表达值以计算所述无功功率。
在本发明的进一步的优选实施例中，当锁相环锁定电网电压上升沿时，将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号相乘，并求取第一设定时间周期中的第一定积分值；将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号相乘，并求取第二设定时间周期中的第二定积分值；基于所述第一定积分值和所述第二定积分值获得所述无功功率的表达式；将所述第一设定周期和所述第二设定周期中电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位余弦信号分别相乘，离散化求和以获得第一离散累加值和第二离散累加值；基于所述第一离散累加值和所述第二离散累加值与所述第一定积分值和所述第二定积分值的关系，根据所述无功功率的表达式计算所述无功功率。本领技术人员知悉，优选所述第一设定时间周期为0到二分之一周期，所述第二设定时间周期为二分一到一周期。当然，本领域技术人员还可以只选择一个设定周期进行计算，也可以选择多个设定周期进行计算。
在本发明的进一步的优选实施例中，当锁相环锁定电网电压峰值时，将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号相乘，并求取第三设定时间周期中的第三定积分值；将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号相乘，并求取第四设定时间周期中的第四定积分值；基于所述第三定积分值和所述第四定积分值获得所述无功功率的表达式；将所述第三设定周期和所述第四设定周期中电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位正弦信号分别相乘，离散化求和以获得第三离散累加值和第四离散累加值；基于所述第三离散累加值和所述第四离散累加值与所述第三定积分值和所述第四定积分值的关系，根据所述无功功率的表达式计算所述无功功率。本领技术人员知悉，优选所述第三设定时间周期为四分之一到四分之三周期，所述第二设定时间周期为0到四分之一周期与四分之三到一周期。当然，本领域技术人员还可以只选择一个设定周期进行计算，也可以选择多个设定周期进行计算。
实施本发明的锁相条件下电网参数的计算方法，可以准确计算无功功率，其易于实现、运算简单且能通过无功功率计算结果的正负号区分无功功率类型，并便于推广。
图2是本发明的锁相条件下电网参数的计算方法的第二优选实施例的流程图。如图2所示，在步骤S1中，控制并网系统进入并网运行状态，采集电网电压和并网电流信号并计算与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号。在步骤S2中，根据锁相环锁定的电网电压的状态，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率或基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率。上述步骤S1-S2可以参照图1所示的实施例构造。在图2所示的第二优选实施例中，该方法进一步包括步骤S3的有功功率的计算和步骤S4的功率因数的计算。本领域技术人员人知悉，在本发明的另一优选实施例中，在不需要计算功率因数时，本发明的方法可以只包括步骤S3。
在步骤S3中，根据锁相环锁定的电网电压的状态，基于所述电网电压和所述并网电流的乘积在设定时间周期的定积分值计算有功功率。在本发明的优选实施例中，所述步骤S3进一步包括：S31、当锁相环锁定电网电压上升沿时，将所述电网电压、所述并网电流相乘，并求取第五设定时间周期中的第五定积分值；将所述第五设定周期中的电网电压、并网电流相乘，离散化求和以获得第五离散累加值；基于所述第五离散累加值和所述第五定积分值的关系，计算所述有功功率；S32、当锁相环锁定电网电压峰值时，将所述电网电压、所述并网电流相乘，并求取第六设定时间周期中的第六定积分值；将所述第六设定周期中的电网电压、并网电流相乘，离散化求和以获得第六离散累加值；基于所述第六离散累加值和所述第六定积分值的关系，计算所述有功功率。
在步骤S4中，基于所述无功功率和所述有功功率计算功率因数。本领技术人员知悉，可以按照下列公式计算功率因数，
Figure BDA0002305834620000081
其中λ表示功率因数，P和Q分别表示有功功率和无功功率。
实施本发明的锁相条件下电网参数的计算方法，可以准确计算无功功率、有功功率和/或功率因数，其易于实现、运算简单且能区分无功功率类型，并便于推广。
图3是适用本发明的锁相条件下电网参数的计算方法的优选车载电池并网系统的结构示意图。图4是图3所示车载电池并网系统的电路原理图。图5是图3所示车载电池并网系统的电网电压、并网电流示意图。图6是根据本发明的锁相条件下电网参数的计算方法的第三优选实施例无功功率的计算流程图。下面结合图3-6对本发明的锁相条件下电网参数的计算方法的第三优选实施例说明如下。
如图3-4所示，车载电池并网系统包括依次相连接的电池模块1、空气开关2、电解电容器3、LLC电路4、母线电容器5、逆变器6、电抗器7、继电器8、电网9。所述电抗器7通过继电器8与电网9相连。所述电池模块1回路中串联有电流传感器。所述电解电容器3的两端直流电压、母线电容器5的两端直流电压，分别通过电阻串联和线性光耦电路进行采样。所述电网9与继电器8回路上串联有电流传感器。所述电网9的两端还装有电压传感器。所述电压传感器和电流传感器的输出端经信号调理电路后均与DSP及控制电路10的输入端连接。所述DSP及控制电路10的输出端分别与空气开关2、继电器8、LLC电路4、逆变器6的输入端相连。所述DSP及控制电路10通过运算输出PWM信号至LLC电路4，通过电流跟踪算法输出正弦PWM信号至逆变器6，通过系统逻辑输出开关信号控制继电器8与空气开关2的开通与关断。
在本优选实施中，车载电池并网系统的运行分成四个阶段，即母线电容器电压软启动，母线电容器电压值与电网异常判断，继电器检测和并网运行。
在第一阶段，进行母线电容器电压软启动：闭合空气开关2，DSP及控制电路10生成PWM信号送至LLC电路4，对母线电容器5充电。
在第二阶段中，进行母线电容器电压值与电网异常判断：DSP及控制电路10判断电网电压幅值和频率是否正常，并判断母线电容器5的电压是否达到并网要求。
在第三阶段中，进行继电器检测：当在第二阶段中，判定所述电网9的电压幅值和频率正常，以及母线电容器5的电压达到并网要求后，在电网电压过零点闭合继电器8，并网逆变器6通过电抗器7与电网9连接。
在第四阶段中，进行并网运行：在第三阶段结束之后，DSP及控制电路10对采集的电池模块1的电池电压与电池电流、母线电容器5的电容电压、电网9的电网电压和并网电流进行运算处理，将产生的SPWM信号输出至逆变器6，进入并网阶段。
在本发明的优选实施例中，DSP及控制电路10在采集电网电压后，使用广义二重积分法构建静止坐标系αβ，将电网电压在静止坐标系αβ参数转换为旋转坐标系dq参数；利用PI闭环将输出电压Vq值控制为零，输出电网电压相位调整值。然后利用αβ参数计算电网电压中心相位作为前馈值，输出电网电压相位θ＝ω*t。根据电网电压相位，计算与电网电压同频同相的单位正余弦信号。
此时，将获得的上述用于电网参数，即无功功率、有功功率和功率因数的计算。ω＝2πf为电网电压角速度、f为电网电压频率、T为电网电压周期、N为载波比、
Figure BDA0002305834620000101
为功率因数角、URms为电网电压有效值、IRms为电网电流有效值、k为自然数。
无功功率表达式：
Figure BDA0002305834620000102
有功功率表达式：
Figure BDA0002305834620000103
功率因数表达式：
Figure BDA0002305834620000104
一、无功功率的计算原理和过程具体阐述如下：
(一)、锁相环锁定的电网电压上升沿
若锁相环锁定电网电压上升沿，即电网电压的零相位与电压过零点上升沿对应，则电网电压与并网电流均使用正弦信号表示，其表达式为：
Figure BDA0002305834620000105
无功功率计算步骤如下所示：
在步骤S1中，将电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位余弦信号相乘，再求取0-T/2周期内的第一定积分值，即：
Figure BDA0002305834620000106
Figure BDA0002305834620000107
Figure BDA0002305834620000108
在步骤S2中，将电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位余弦信号相乘，再求取T/2-T周期内的第二定积分值，即：
Figure BDA0002305834620000109
Figure BDA00023058346200001010
在步骤S3中，基于所述第一定积分值S1和第二定积分值S2获得无功功率表达式：Q＝3ω(S1-S2)/8。
在步骤S4中，将0-T/2周期和T/2-T周期内电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位余弦信号分别相乘，离散化求和，计算第一离散累加值和第二离散累加值得：
Figure BDA0002305834620000111
如图6所示，可以将输出电网电压相位θ，或者是电网电压的瞬时值或者是与电网电压同频同相的单位正弦或余弦信号，作为判断是否结束累加的条件，比如在输出电网电压相位θ大于360度结束累加。
由于所述第一定积分值S1和第二定积分值S2与第一离散累加值SΔ1、第二离散累加值SΔ2存在以下关系：S1＝TSΔ1/N，S2＝TSΔ2/N，因此在步骤S5中，基于第一离散累加值SΔ1、第二离散累加值SΔ2计算无功功率Q＝3π(SΔ1-SΔ2)/(4N)。此时计算获得的无功功率的正负号可以区分感性无功和容性无功。
如前所述，本领域技术人员知悉，在任意一个周期内，可以如上所述，两次计算无功功率，取平均值计算任意1个工频周期的无功功率，也可以只计算1次，例如仅计算半个工频周期的无功功率。
(二)、锁相环锁定电网电压峰值
若锁相环锁定电网电压峰值，即电网电压的零相位与电压正峰值对应，则电网电压与并网电流均使用余弦信号表示，其表达式为：电网电压信号为
Figure BDA0002305834620000112
电网电流信号为
Figure BDA0002305834620000113
无功功率计算步骤如图4所示：
在步骤S1中，将电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位正弦信号相乘，再求取1/4到3/4周期的第三定积分值S3:
Figure BDA0002305834620000114
Figure BDA0002305834620000115
Figure BDA0002305834620000116
Figure BDA0002305834620000117
Figure BDA0002305834620000118
在步骤S2中，将电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位正弦信号相乘，再求取0到1/4与3/4到1周期的第四定积分值S4，即：
Figure BDA0002305834620000119
Figure BDA00023058346200001110
Figure BDA00023058346200001111
在步骤S3中，基于所述第三定积分值S3和第四定积分值S4获得无功功率表达式：Q＝3ω(S3-S4)/8。
在步骤S4中，将1/4到3/4周期和0到1/4及3/4到1周期内将电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位正弦信号相乘，再离散化求和，计算第三离散累加值SΔ3和第四离散累加值SΔ4得：
Figure BDA0002305834620000121
Figure BDA0002305834620000122
如图6所示，可以将输出电网电压相位θ，或者是电网电压的瞬时值或者是与电网电压同频同相的单位正弦或余弦信号，作为判断是否结束累加的条件，比如在输出电网电压相位θ大于360度结束累加。
由于所述第三定积分值S3和第四定积分值S4，与第三离散累加值SΔ3和第四离散累加值SΔ4之间存在以下关系：S3＝TSΔ3/N，S4＝TSΔ4/N；因此在步骤S5中，基于第三离散累加值SΔ3和第四离散累加值SΔ4计算无功功率：Q＝3π(SΔ3-SΔ4)/(4N)。
本领域技术人员知悉，在任意一个周期内，可以如上所述，两次计算无功功率，取平均值计算任意1个工频周期的无功功率，也可以只计算1次，例如仅计算半个工频周期的无功功率。
二、有功功率的计算原理和过程具体阐述如下：
(一)、锁相环锁定的电网电压上升沿
若锁相环锁定电网电压上升沿，即电网电压的零相位与电压过零点上升沿对应，则电网电压与并网电流均使用正弦信号表示，其表达式为：
Figure BDA0002305834620000123
有功功率计算步骤如下所示：
在步骤S1中，将电网电压、并网电流相乘，并获取其乘积的在一个工频周期的第五定积分值S5：
Figure BDA0002305834620000124
Figure BDA0002305834620000125
Figure BDA0002305834620000126
Figure BDA0002305834620000127
Figure BDA00023058346200001312
在步骤S2中，将电网电压、并网电流相乘，在离散化求和得第五离散累加值SΔ5：
Figure BDA0002305834620000132
由于第五定积分值S5和第五离散累加值SΔ5存在以下关系：S5＝TSΔ5/N，因此在步骤S3中，基于第五离散累加值SΔ5计算有功功率P＝SΔ5/N。
(二)、锁相环锁定电网电压峰值
若锁相环锁定电网电压峰值，即电网电压的零相位与电压正峰值对应，则电网电压与并网电流均使用余弦信号表示，其表达式为：电网电压信号为
Figure BDA0002305834620000133
电网电流信号为
Figure BDA0002305834620000134
有功功率计算步骤如下所示：
在步骤S1中，获取电网电压、并网电流乘积的在一个工频周期的第六定积分值S6：
Figure BDA0002305834620000135
Figure BDA0002305834620000136
Figure BDA0002305834620000137
Figure BDA0002305834620000138
Figure BDA0002305834620000139
P＝S6/T。
在步骤S2中，将电网电压、并网电流相乘，在离散化求和得第六离散累加值
Figure BDA00023058346200001310
由于第六定积分值S6和第六离散累加值SΔ6存在以下关系：S6＝TSΔ6/N因此在步骤S3中，基于第六离散累加值SΔ6计算有功功率P＝SΔ6/N。
(三)功率因数计算过程具体阐述如下：
功率因数：
Figure BDA00023058346200001311
实施本发明的锁相条件下电网参数的计算方法，可以准确计算无功功率、有功功率和/或功率因数，其易于实现、运算简单且能区分无功功率类型，并便于推广。
本发明可以通过软件或者软、硬件结合来实现。本发明可以在至少一个计算机系统中以集中方式实现，或者由分布在几个互连的计算机系统中的不同部分以分散方式实现。任何可以实现本发明方法的计算机系统或其它设备都是可适用的。常用软硬件的结合可以是安装有计算机程序的通用计算机系统，通过安装和执行程序控制计算机系统，使其按本发明方法运行。
本发明还涉及计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，程序包含能够实现本发明方法的全部特征，当其安装到计算机系统中时，可以实现本发明的方法。本文件中的计算机程序所指的是：可以采用任何程序语言、代码或符号编写的一组指令的任何表达式，该指令组使系统具有信息处理能力，以直接实现特定功能，或在进行下述一个或两个步骤之后实现特定功能：a)转换成其它语言、编码或符号；b)以不同的格式再现。
虽然本发明是通过具体实施例进行说明的，本领域技术人员应当明白，在不脱离本发明范围的情况下，还可以对本发明进行各种变换及等同替代。另外，针对特定情形或材料，可以对本发明做各种修改，而不脱离本发明的范围。因此，本发明不局限于所公开的具体实施例，而应当包括落入本发明权利要求范围内的全部实施方式。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种锁相条件下电网参数的计算方法，其特征在于，包括：
S1、控制并网系统进入并网运行状态，采集电网电压和并网电流信号并计算与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号；
S2、根据锁相环锁定的电网电压的状态，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率或基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值计算无功功率。
2.根据权利要求1所述的锁相条件下电网参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S2进一步包括：
S21、当锁相环锁定的电网电压上升沿时，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值推导无功功率的表达式；将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号分别相乘，并且离散化求和以获得离散累加值；将所述离散累加值带入所述无功功率的表达值以计算所述无功功率；
S22、当锁相环锁定的电网电压峰值时，基于所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号的乘积在设定时间周期的定积分值推导无功功率的表达式；将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号分别相乘，并且离散化求和以获得离散累加值；将所述离散累加值带入所述无功功率的表达值以计算所述无功功率。
3.根据权利要求2所述的锁相条件下电网参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S21进一步包括：
S211、当锁相环锁定电网电压上升沿时，将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号相乘，并求取第一设定时间周期中的第一定积分值；
S212、将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位余弦信号相乘，并求取第二设定时间周期中的第二定积分值；
S213、基于所述第一定积分值和所述第二定积分值获得所述无功功率的表达式；
S214、将所述第一设定周期和所述第二设定周期中电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位余弦信号分别相乘，离散化求和以获得第一离散累加值和第二离散累加值；
S215、基于所述第一离散累加值和所述第二离散累加值与所述第一定积分值和所述第二定积分值的关系，根据所述无功功率的表达式计算所述无功功率。
4.根据权利要求3所述的锁相条件下电网参数的计算方法，其特征在于，所述第一设定时间周期为0到二分之一周期，所述第二设定时间周期为二分一到一周期。
5.根据权利要求2所述的锁相条件下电网参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S22进一步包括：
S221、当锁相环锁定电网电压峰值时，将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号相乘，并求取第三设定时间周期中的第三定积分值；
S222、将所述电网电压、所述并网电流以及与所述电网电压正交的单位正弦信号相乘，并求取第四设定时间周期中的第四定积分值；
S223、基于所述第三定积分值和所述第四定积分值获得所述无功功率的表达式；
S224、将所述第三设定周期和所述第四设定周期中电网电压、并网电流以及与电网电压正交的单位正弦信号分别相乘，离散化求和以获得第三离散累加值和第四离散累加值；
S225、基于所述第三离散累加值和所述第四离散累加值与所述第三定积分值和所述第四定积分值的关系，根据所述无功功率的表达式计算所述无功功率。
6.根据权利要求5所述的锁相条件下电网参数的计算方法，其特征在于，所述第三设定时间周期为四分之一到四分之三周期，所述第四设定时间周期为0到四分之一周期与四分之三到一周期。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的锁相条件下电网参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S1进一步包括：
S11、软启动并网系统中的母线电容器；
S12、在电网电压的幅值和频率正常且母线电容电压达到并网要求后，闭合继电器以并网逆变器从而进入并网运行状态；
S13、在采集电网电压后，使用广义二重积分法构建静止坐标系，将电网电压在静止坐标系参数转换为旋转坐标系参数；
S14、利用PI闭环控制，输出电网电压相位调整值；
S15、计算电网电压中心相位作为前馈值，输出电网电压相位；
S16、基于所述电网电压相位，计算电网电压同频同相的单位正余弦信号从而获得与所述电网电压正交的单位正弦信号或余弦信号。
8.根据权利要求7所述的锁相条件下电网参数的计算方法，其特征在于，进一步包括：
S3、根据锁相环锁定的电网电压的状态，基于所述电网电压和所述并网电流的乘积在设定时间周期的定积分值计算有功功率；
S4、基于所述无功功率和所述有功功率计算功率因数。
9.根据权利要求8所述的锁相条件下电网参数的计算方法，其特征在于，所述步骤S3进一步包括：
S31、当锁相环锁定电网电压上升沿时，将所述电网电压、所述并网电流相乘，并求取第五设定时间周期中的第五定积分值；将所述第五设定周期中的电网电压、并网电流相乘，离散化求和以获得第五离散累加值；基于所述第五离散累加值和所述第五定积分值的关系，计算所述有功功率；
S32、当锁相环锁定电网电压峰值时，将所述电网电压、所述并网电流相乘，并求取第六设定时间周期中的第六定积分值；将所述第六设定周期中的电网电压、并网电流相乘，离散化求和以获得第六离散累加值；基于所述第六离散累加值和所述第六定积分值的关系，计算所述有功功率。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现根据权利要求1-9中任意一项权利要求所述的锁相条件下电网参数的计算方法。
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