[发明专利]一种三级式变频交流发电系统数字采样系统

权利要求书

1.一种三级式变频交流发电系统数字采样系统的电压计算模型的建模方法，其特征在于：

三级式变频交流发电系统数字采样系统包括电压采样部和电流采样部；电压采样部包括电压隔离模块、电压调理模块、电压滤波模块和电压I/O模块；电流采样部包括电流互感器、电流调理模块、电流滤波模块和电流I/O模块；

电压隔离模块连接至发电机三相输出，将输入电压进行隔离；电压隔离模块的输出信号发送至电压调理模块将发电系统的115VAC变频信号调理成0～3.3V直流数字信号；之后电压滤波模块利用瞬态抑制器和低通滤波器组合的形式对信号进行滤波和纹波抑制，之后将其输入DSP的电压I/O模块；

电流互感器将发电机的三相输出电流转换成电压信号进行输出，然后电流调理模块将电流互感器输出的交流信号调理成0～3.3V直流数字信号，最后电流滤波模块利用瞬态滤波器对信号进行浪涌抑制，之后将其输入DSP的电流I/O模块；

电压隔离模块包括分压模块和光耦隔离模块；分压模块内包括3个完全相同的分压输出，3个分压输出对应分压模块内的3个串联的分压电阻，3个分压输出信号均将输入的电压信号降低100倍；

每一路分压输出信号连接至一个光耦隔离器，且保证3路分压输出信号对应的3个光隔离器非线性范围互不相同；即3路完全相同的分压输出至3个不同的光隔离器；光隔离器输出的电压信号经过电压调理模块、电压滤波模块和电压I/O模块输入DSP；

从而发电机输出的3路电压信号U₁、U₂、U₃的每一路都被分压模块分成3路分压输出，共9路电压信号，分别为U₁₁、U₁₂、U₁₃、U₂₁、U₂₂、U₂₃、U₃₁、U₃₂、U₃₃；这9路电压信号均经过处理后输入DSP；DSP将9路输入的电压信号分成3组，每一组对应发电机三相电的一路输出，即U₁₁、U₁₂、U₁₃为一组，U₂₁、U₂₂、U₂₃为一组，U₃₁、U₃₂、U₃₃为一组；

DSP将每一组的电压信号输入电压计算模型，得到一个准确的电压值，即将U₁₁、U₁₂、U₁₃为一组输入电压计算模型，将得到的U₁₀，U₂₁、U₂₂、U₂₃为一组输入电压计算模型，将得到的U₂₀，U₃₁、U₃₂、U₃₃为一组输入电压计算模型，得到U₃₀；

建模方法包括如下步骤：

1)搭建高压电压源，使得高压电压源的最大输出电压大于发电机的电压输出峰值电压，且高压电压源具有自身的电压输出信号，可以直接被计算机采集；

2)将与发电机相同的电压采样部连接至高压电压源，即要求与高压电压源连接的电压采样部具有与实际连接至发电机使用的电压采样部完全相同；

3)开启测试，使得高压电压源进行电压扫描，扫描范围覆盖从0至发电机的电压输出峰值电压；高压电压源输出的电压被电压采样部的分压模块分成3路分压输出；这3路电压信号均经过电压调理模块、电压滤波模块和电压I/O模块处理后输入DSP；DSP将3路输入的电压信号V₁、V₂、V₃发送至计算机；计算机同步获取高压电压源直接输入的电压信号V₄；

4)在计算机内建立矩阵(V₁,V₂,V₃,V₄)；经过多次扫频后可以得到一个数据库，使得任何一个V₄，都有对应的多组(V₁,V₂,V₃)与之对应；

5)构建电压计算模型，模型具有3个输入量X、Y、Z，分别对应DSP获取的每一组的电压输入量；1个输出量M，对应实际的变压器器输出电压，M的计算方法为先计算K＝(X-V₁)²+(Y-V₂)²+(Z-V₃)²；在步骤4)得到的数据库内遍历计算K，M等于当K最小时的(V₁,V₂,V₃,V₄)中的V₄，建模完成。