[发明专利]一种高精度且抗噪声干扰的电网频率快速检测方法

摘要

本发明公开了一种高精度且抗噪声干扰的电网频率快速检测方法，包括电网同步相位快速开环检测环节、差频相位计算环节和频率闭环检测环节，将检测到的电网电压信号经电网同步相位快速开环检测环节即可实时获得电网的同步相位，通过差频相位计算环节提取出电网同步相位中的差频相位，并将差频相位信息输入频率闭环检测环节以获得电网的实时频率。本发明有效地提高了电网实时频率的检测能力，测量精度高、响应速度快，抗干扰性能好，能解决闭环测相、测频方法在弱电网环境下的稳定性问题，具有良好的应用价值。

主权项

1.一种高精度且抗噪声干扰的电网频率快速检测方法，其特征在于：包括电网同步相位快速开环检测环节、差频相位计算环节和频率闭环检测环节，将检测到的电网电压信号经电网同步相位快速开环检测环节即可实时获得电网的同步相位，通过差频相位计算环节提取出电网同步相位中的差频相位，并将差频相位信息输入频率闭环检测环节以获得电网的实时频率；其中，所述的电网同步相位快速开环检测环节包括如下步骤：（1）通过电压传感器检测电网电压信号U_a、U_b、U_c；（2）将检测到的电网电压信号U_a、U_b、U_c通过同步旋转坐标变换模块进行同步旋转坐标变换，得到两相旋转坐标系下的电压信号U_d、U_q；（3）若采集到的电网电压信号中存在高频噪声或者谐波成分，则需要在同步旋转坐标变换模块之后增加滤波器模块，对步骤(2)中的输出信号进行滤波，以消除噪声、谐波的影响；（4）根据步骤(3)得到的U_d、U_q，由判断条件选择正确的θ_ex，判断条件如下：若U_d>0且U_q>0，则θ_ex=0；若U_d<0，则θ_ex=π；若U_d>0且U_q<0，则θ_ex=2π；（5）根据步骤(3)、(4)得到的参数U_d、U_q、θ_ex，结合幅值、相位公式计算电网电压的实时幅值与相位；其中，幅值计算公式为：，相位计算公式为：；其中，ω_st即为工频相位；arctan(U_q/U_d)+θ_ex即为差频相位；所述的差频相位计算环节包括如下步骤：（1）所提取的差频相位记为x，将其延迟一个采样周期记为y，将周期计数器n的初值设置为0；（2）比较x与y的大小，若(y‑x)大于阈值M，则周期计数器n自增1，否则不对n进行累加，输出连续的相位信息记为phase，其中phase=x+2*π*n；所述的频率闭环检测环节包括如下步骤：（1）将差频相位计算环节的输出phase延迟一个采样周期记为θ；（2）将步骤（1）的输出θ作为闭环调节的输入信号，闭环调节的输出经积分后作为反馈信号θ_feedback，两者的差值经PI调节后作为闭环调节的输出信号，将其除以2π得到差频Δf；（3）将差频Δf与工频叠加即可得到电网的真实频率f。