[发明专利]一种不平衡条件下的三相电网电压正序分量提取方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子领域——新能源并网型变流器和动力电池充放电检测双向变流设备的控制方法，尤其是一种不平衡条件下的三相电网电压正序分量提取方法。

背景技术

在新能源并网发电和动力电池充放电检测等设备中，为了避免对电能质量造成影响，通常需要检测电网的电压和电流相位，当三相不平衡时，采用常规的锁相方法对电网进行锁相容易失效，因此，为了更好的进行三相电流的平衡控制，需要将电网三相电压进行正序分离，通过电压正序分量对电网相位进行更好的跟踪。

目前常见的正序提取方法可分为解析法和滤波法，解析法是指通过三角函数求导等解析方法利用有限个采样点快速精确地计算出正序分量，如瞬时对称分量法，解析法速度较快但对谐波或突变太敏感；滤波法通过坐标变换后再滤波而得到正序分量，如基于Park变换或瞬时无功计算后进行陷波锁相环等方法，它们得到的结果较为平稳，但速度一般较解析法慢。上述两种方法不能同时兼具稳定性和快速的特点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，旨在提供一种速度快、稳定性好且对外部硬件环境要求低的不平衡条件下的三相电网电压正序分量提取方法。

本发明所采用的技术方案是，该方法包括以下步骤：

（1）通过电压霍尔传感器或电阻比例网络和运放调理电路隔离采样三相电网瞬时电压U_a，U_b，U_c，在去除零序分量的情况下，可满足下列关系式：

其中U_ap，U_bp，U_cp分别代表U_a，U_b，U_c三相电压的正序分量，U_an，U_bn，U_cn分别代表U_a，U_b，U_c三相电压的负序分量；

（2）将U_a，U_b，U_c分别进行一阶惯性滤波，传递函数为，在处理器中为方便进行数字化运算，采用差分方程得到一阶惯性滤波的数字化离散方程为：，其中代表滤波时间常数，T代表处理器对三相电压的采样时间间隔, 表示采样次数，K表示采样序号，K=1,2,3... ；

（3）设经过步骤（2）滤波后得到的值分别为U_{a_lpf}，U_{b_lpf}，U_{c_lpf}，经下式可得

其中U_{a_p}，U_{b_p}，U_{c_p}与滞后对应U_a，U_b，U_c的正序分量相位角为90度；

（4）将步骤（3）中得到的值进行叠加运算，得到的一个周期内的值也为一个周期矢量内的数字离散值,按下式进行叠加可得

最终得到不平衡条件下的三相电网电压正序分量U_ap，U_bp，U_cp。

进一步地，在所述步骤（2）中，输出与输入的对应关系为：输出与输入的幅值大小一样，相位角度由下式决定，其中表示输入滤波输入信号的角频率。

更进一步地，所述步骤（2）中，输出与输入的幅值大小一样，相位滞后60度。