[发明专利]利用三相单点采样值计算转子角速度的计算方法及系统

摘要

本发明公开了一种利用三相单点采样值计算转子角速度的计算方法及系统，涉及发电机组励磁系统的PSS软件模块输入量获取领域。该方法包括首先测量发电机三相电压的瞬时采样值ua、ub、uc；三相电流瞬时采样值ia、ib、ic；计算ub‑uc得到ubc，计算ib‑ic得到ibc；然后根据三相电压流、三相电流瞬时值分别在时轴投影的原则绘制电压相量、电流相量的相量图，计算E·QAcosθ=ua+|QD|=ua+|3/3×ibc×Xq|,E·QAsinθ=3/3×ubc+ia×Xq;]]>最后根据ω＝ω0+Δω＝2π+Δθ/Δt计算得到转子角速度ω值。本发明对交流采样硬件和软件配置的要求较低，不涉及复数运算，不仅软件计算量较小，便于人们使用，而且计算精度较高。

主权项

一种利用三相单点采样值计算转子角速度的计算方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：测量发电机三相电压和三相电流的瞬时采样值，三相电压的瞬时采样值为：a相电压瞬时采样值ua、b相电压瞬时采样值ub、c相电压瞬时采样值uc；三相电流瞬时采样值为：a相电流瞬时采样值ia、b相电流瞬时采样值ib、c相电流瞬时采样值ic；根据公式ubc＝ub‑uc计算ubc，ubc为ub与uc之间的瞬时采样值，根据公式ibc＝ib‑ic计算ibc，ibc为ib与ic之间的瞬时采样值；根据公式计算电势三角形，其中为电势向量，为电压相量，为电流相量，j为虚数单位，Xq为发电机横轴同步电抗；S2：在空间建立A、B、C三相定子坐标系，三相定子坐标系包括第一定子相轴A轴、第二定子相轴B轴、第三定子相轴C轴和原点O，参考时轴与A轴重合；在三相定子坐标系中绘制电势三角形，所述电势三角形的三个点为A′、Q和O，A′为的端点，Q为的顶点，的相量幅值段为S3：根据ua、ub、uc、ubc、ia、ib、ic、ibc，在三相定子坐标系中绘制电势三角形的相量图，θ为与参考时轴的夹角；过的端点A′作A轴的垂线，在A轴的投影为ua，垂直于A轴的垂线记为A′ua；过原点O作水平辅助线OX，过顶点Q作OX的垂线QE，QE与A′ua之间的交点为D；在A轴上的投影等于线段|QD|，在A轴的投影将顺时针旋转90°得到电流向量的相量幅值段为的相量幅值段的倍，过的端点作A轴的垂线，在A轴上的投影为ibc；在的相量幅值段截取相量|OF|，|OF|与的相量幅值段|QA′|相等；过F作A轴的垂线FG，根据相似三角形原理，线段与OX之间的夹角为Υ1，B轴与之间的夹角为Υ2，OF与OG之间的夹角为Υ3，QA′与QD之间的夹角为Υ4；由于Υ1+Υ2＝90°，Υ3+Υ2＝90°，因此Υ1＝Υ3；又由于Υ1＝Υ4，因此Υ4＝Υ3；由于|QA′|＝|OF|，因此ΔQDA’≌ΔOGF，根据公式计算S4：根据ua、ub、uc、ubc、ia、ib、ic、ibc，在三相定子坐标系中绘制电势三角形的相量图；θ为与参考时轴的夹角；过作A轴的垂线，在A轴的投影即为ia；过端点A′作A轴的垂线A′H，过顶点Q作A′H的垂线QD，在OX方向的投影将相量幅值段OA′顺时针旋转90°，得到电压相量的相量幅值段为OA′的倍，过端点作A轴的垂线，得到在A轴上的投影为ubc；截取的相量幅值段|OI|，|OI|＝|OA′|，过I点作A轴的垂线IJ，线段A′H与A′O之间的夹角为Υ5，A轴与OA′之间的夹角为Υ6，OJ与OI之间的夹角为Υ7；由于Υ5+Υ6＝90°，Υ6+Υ7＝90°，因此Υ5＝Υ7；由于|OI|＝|OA′|，因此ΔOIJ≌ΔOA’H，作的辅助延长线，作HA′的辅助延长线，的辅助延长线与HA′的辅助延长线的交点为F；QA′的延长线与OF之间的交点为P，A′Q与A′H之间的夹角为Υ8，A′P与A′F之间的夹角为Υ9，Υ8＝Υ9；线段|A′D|＝IAXqcosγ8＝IAcosγ9Xq；因为线段与FH线段平行，所以Υ9等于电流向量与参考时轴之间的夹角，即IA cosγ9＝ia，因此|A′D|＝iaXq；根据公式计算S5：根据公式计算θ值；S6：重复步骤S1～S5至少2次得到若干θ值：θ1～θn，n≥2，根据公式Δθ＝θn‑θn‑1计算Δθ，Δθ为周期计算差值；根据公式Δω＝Δθ/Δt计算Δω，Δω为转子角速度增量，Δt为程序周期；根据公式ω＝ω0+Δω＝2π+Δθ/Δt＝2π+0.9646Δθ计算ω，ω为转子角速度。