[发明专利]通频型基波、谐波、直流分量检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网检测方法，特别涉及一种基于正交变换理论的通频型基波、谐波、直流分量检测方法。

背景技术

在智能电网和微电网系统中，使用了风力与太阳能的分布式发电系统被大量接入，尤其在配电网侧，单相并网逆变器作为分布式发电系统中能量转换和控制的核心，以及和配电网的接口，其性能直接影响和决定了整个并网系统的好坏。但是采用全控型器件的单相并网逆变器会产生大量谐波分量和一定量的直流分量，直接影响到分布式系统接入电网的电能质量。如果能够精确、快速地检测出公共接入点（PCC）的交流电压和交流电流的基波分量、谐波分量与直流分量，不仅可以精确检测有功功率和无功功率的输出，还可以实现谐波和直流分量的补偿，有效改善电能质量。为了检测出直流分量，目前已有的方式是将检测信号进行全基频周期(T)的积分，但不能同时检测基波与谐波。

实际上，由于器件，检测和控制等的偏移往往使逆变器并网电流中含有直流分量，而直流分量会对电网设备产生不良影响，引发变压器或互感器饱和、以及影响电力系统的电能质量。为了提高并网系统的效率，采用了高频隔离变压器的并网逆变器结构，而这种方式对直流量的检测提出了较高的要求。传统的软件直流分量抑制方法，采用整工频周期积分的方式，检测直流分量时间较长。传统的基于正交变换理论的谐波检测方式，因为直流分量较小，而选择将其忽略，但实际上，逆变器输出的高频SPWM波中有一定的直流分量，会使得基波的合成与谐波的分离产生误差，甚至在直流量较大的情况下，变得无效。需要先通过一个工频周期滤除检测信号中的直流分量，再对基波和谐波分离，整个过程需要一个半工频周期的时间，影响了整个控制器的速度。基于正交变换理论的谐波检测方式，如果只考虑正常恒定频率工作，采用采样点定百分比的方式，就会影响频率变化对该种检测方式的精度。一旦检测得到的基波、谐波、直流分量精度不足，容易造成瞬时有功功率、瞬时无功功率计算值出现偏差，进一步导致单相并网逆变器输出控制时产生偏差，影响到分布式发电系统的精确输出。采用采样点定百分比，失去了产品即买即用、无需调整参数的优点，难以满足世界范围的使用。

发明内容

本发明是针对现在基波、谐波、直流分量检测存在的问题，提出了一种通频型基波、谐波、直流分量检测方法，本方法基于正交变换理论，且考虑频率波动对理论实现精度的影响，为一种能实时分离出基波、谐波与直流分量的新型检测方法。

本发明的技术方案为：一种通频型基波、谐波、直流分量检测方法，具体包括如下步骤：

1）检测信号                                               在半基波周期内累加，检测信号中次谐波与正交因子［sin(k),cos(k)］^T相乘后，在半周期内正负相抵消,半周期中，直流分量与sin(k)相乘累计在基波投影峰值中，直流分量与cos(k)相乘累加后正负抵消,半周期后最终剩下基波和直流量的累加值；通过相位锁存环获取的基波频率和4/(为采样频率)频率相乘，计算出半周期采样的实际点数，累加值对实际点数求平均获得检测信号与正弦基波在半周期内的累加平均值与检测信号与余弦基波在半周期内的累加平均值,公式如下：

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；

其中比值；

2）利用半周期检测到的、，以及，为基波信号的初始相位，合成基波分量以及直流分量，

；

；

3）通过检测信号减去基波分量，再减去直流分量，获取谐波分量，

。

本发明的有益效果在于：本发明通频型基波、谐波、直流分量检测方法，能够实时检测到直流分量、基波分量和谐波分量；精度高，不存在忽略项，理论上没有误差；由于采用变参数的方式，不需要对整个算法的参数进行调整，能够实现即插即用以及模块化，应用方便，满足了分布式发电系统实时、精确获取公共接入点基波、谐波和直流量的要求。

附图说明

图1为本发明通频型基波、谐波、直流分量检测方法中正交变换分离算法框图；

图2为本发明通频型基波、谐波、直流分量检测方法实施例10V四波叠加图；

图3为本发明通频型基波、谐波、直流分量检测方法实施例10V四波分离图；

图4为本发明通频型基波、谐波、直流分量检测方法实施例50.2Hz时的不变频检测图；

图5为本发明通频型基波、谐波、直流分量检测方法实施例50.2Hz时的变频检测图；