公开/公告号CN103117544A
专利类型发明专利
公开/公告日2013-05-22
原文格式PDF
申请/专利权人 四川科陆新能电气有限公司;
申请/专利号CN201310060986.7
申请日2013-02-27
分类号H02J3/00;
代理机构成都九鼎天元知识产权代理有限公司;
代理人徐宏
地址 610041 四川省成都市高新区天府大道中段801号3幢4层406号
入库时间 2024-02-19 19:02:27
法律状态公告日
法律状态信息
法律状态
2015-08-05
授权
授权
2013-06-19
实质审查的生效 IPC(主分类):H02J3/00 申请日:20130227
实质审查的生效
2013-05-22
公开
公开
技术领域
本发明涉及电力系统三相变流器的控制技术,具体涉及一种电网 电压/电流正序分量及负序分量的分离方法。
背景技术
在电力系统中,电子变流装置运行时电压/电流不平衡是难免的。 特别是在风电、光伏等变流器运行时,三相电压/电流低电压不平衡 更是较为常见。目前国家针对风电、光伏等变流器低电压穿越中的不 平衡故障的限制提出了明确的要求。
对于理想的电力系统,由于电压/电流三相对称,只有正序分量。 当系统故障时,三相电压/电流变得不对称,这时就会同时存在正序 分量及负序分量。通过检测系统故障时正序分量与负序分量就可以对 系统进行控制,使系统恢复正常状态。因此,对电网电压/电流的正、 负序分量分离便成为电力系统控制的非常关键的环节,而分离正、负 序分量的准确性和快速性直接影响着系统控制的动态响应和控制精 度。
目前采用的正、负序分量分离方法有三种:一是采用陷波器的正、 负序分离方法,其原理为三相不平衡电网电压/电流经过坐标变换至 正转同步坐标系和反转同步坐标系下,然后分别在正转坐标系和反转 坐标系下加入陷波频率为2ω的陷波器。通常可在20ms左右时间完成 正、负序分量分离。二是低通滤波器的正、负序分离方法,其方法为 把第一种方法的陷波器环节改为低通滤波器环节,其余都相同。此方 法需要80ms左右的时间完成正、负序分量分离。三是T/4延时方法 的正、负序分离,其方法为对电网电压/电流的瞬时量与T/4延时后 的量进行叠加和相减求出正、负序分量。该方法需要10ms左右时间 完成正、负序分量分离。
上述三种正序分量及负序分量分离方法均存在计算过程复杂,用 时长的不足。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:针对上述存在的问题,提供一种 更加简单的正序分量及负序分量分离方法及其对应的装置。
本发明中的方法包括负序分量提取步骤及正序分量提取步骤:
其中,负序分量提取步骤包括:
步骤N1:将电网的三相电量转化为两相静止坐标系下的第一向 量;所述电量为电压或电流;
步骤N2:将所述第一向量延迟Δt后再将其相位旋转π+ωΔt得到第 二向量;
步骤N3:将所述第一向量与第二向量相加得到负序分量;
正序分量提取步骤包括:
步骤P1:将所述第一向量延迟Δt后再将其相位旋转π-ωΔt得到第 三向量;
步骤P2:将所述第一向量与第三向量相加得到正序分量;
所述ω为电量角频率,N为不等于0的自然数,T为电量 周期。
本发明中的装置包括:
坐标转换模块,用于将电网的三相电量转化为两相静止坐标系下 的第一向量;所述电量为电压或电流;
时延模块,用于将所述第一向量延迟Δt并输出延迟后的第一向 量;
第一相位旋转模块,用于将所述延迟后的第一向量的相位旋转 π+ωΔt得到第二向量并输出;
第二相位旋转模块,用于将所述延迟后的第一向量的相位旋转 π-ωΔt得到第三向量并输出;
第一加法模块,用于将所述第一向量与第二向量相加得到负序分 量;
第二加法模块,用于将所述第一向量与第三向量相加得到正序分 量;
所述ω为电量角频率,N为不等于0的自然数,T为电量 周期。
优选地,所述N取大于或等于4的自然数。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
由于本发明采用将三相电量对应于两相静止坐标系下的向量先 延时后进行相位旋转的方式求出正、负序分量,因此可取任意的延时 量,且本方法实现简单,能够缩短正、负序分离所需时间、提高系统 动态响应同时增强系统控制精度。
附图说明
本发明将通过例子并参照附图的方式说明,其中:
图1为两相静止(αβ)坐标系下计算向量v(t)负序分量的示意 图。
图2为两相静止(αβ)坐标系下计算向量v(t)正序分量的示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征,或公开的所有方法或过程中的步骤, 除了互相排斥的特征和/或步骤以外,均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一 特征,除非特别叙述,均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加 以替换。即,除非特别叙述,每个特征只是一系列等效或类似特征中 的一个例子而已。
本发明中的方法包括负序分量提取步骤及正序分量提取步骤,现 以电压为例进行说明,显然本领域技术人员能在本说明书的教导下, 将此方法应用到电流的正负序分量分离:
所述的负序分量提取步骤如图1所式包括:
步骤N1:将电网的三相电压v1(t)、v2(t)、v3(t)转化为两相静止(αβ) 坐标系下的当前瞬时向量,下式为当前瞬时向量的表达通式,即任何 一个当前瞬时向量均可写成正序分量VP(t)与负序分量VN(t)叠加的形 式:
其中,将三相电压分量通过矢量合成得到两相静止(αβ)坐标 系下的一个向量是本领域技术人员公知的技术,在此不作具体描述。
步骤N2:把式(1)中的当前瞬时向量延时Δt,其中 T为电压周期,在电力系统中,电压为正弦量, 因此这里的T即为一个正弦波周期。延时后的值为
把延时Δt后的值式(2)的相位旋转π+ωΔt得
步骤N3:把旋转π+ωΔt后的值式(3)与当前瞬时值式(1)相加 得
将式(4)变换得负序分量
正序分量提取步骤包括:
步骤P1:将式(1)中的当前瞬时向量延迟Δt后再将其相位旋转 π-ωΔt得到第三向量:
步骤P2:把旋转π-ωΔt后的值式(6)与当前瞬时值式(1)相加 得:
将式(7)变换得到正序分量
上述电压角频率ω=2πf,f为电压频率。
对于系统需要的延时精度可以对Δt取不同值得到。
实施例1:
设将带入(5)求得:
本领域技术人员不难知晓,按照传统的延时T/4周期方法得到的 负序分量的实部虚部为:
其中Vα(t)为V(t)的实部,Vβ(t)为V(t)的虚部,为的实部, 为的虚部。
将式(9)写成实部、虚部相加的形式后,可知式(9)与式(10) 完全相等,由此分离得到的负序分量与延时T/4周期方法得到的一致, 分离时间也一致,也证实本发明的正确性。
将带入(8)求得:
本领域技术人员不难知晓,按照传统的延时T/4周期方法得到的 正序分量的实部虚部为:
将式(11)写成实部、虚部相加的形式后,可知式(11)与式(12) 完全相等,由此分离得到的正序分量与延时T/4周期方法得到的一致, 分离时间也一致,证实了本发明在此情况下的正确性。
实施例2:
设则采用延时T/4周期,和差化积等三角函数关系的方法 无法求出结果。
采用本发明的方法计算过程如下:
将带入(5)求得:
将式(13)写成实部、虚部形式为:
将联立式(8)求得:
写成实部、虚部形式为:
由此分离得到的正、负序分量,延时时间为1.7ms左右,延时 时间减少,进而正负序分离时间所用的时间也减少,能够提高控 制系统的响应速度。采用同样的方法可以对任意时间延时的量进 行正、负序分离。
本发明中的装置包括:
坐标转换模块,用于将电网的三相电量转化为两相静止坐标系下 的第一向量;所述电量为电压或电流;
时延模块,用于将所述第一向量延迟Δt并输出延迟后的第一向 量;
第一相位旋转模块,用于将所述延迟后的第一向量的相位旋转 π+ωΔt得到第二向量并输出;
第二相位旋转模块,用于将所述延迟后的第一向量的相位旋转 π-ωΔt得到第三向量并输出;
第一加法模块,用于将所述第一向量与第二向量相加得到负序分 量;
第二加法模块,用于将所述第一向量与第三向量相加得到正序分 量。
本发明并不局限于前述的具体实施方式。本发明扩展到任何在本 说明书中披露的新特征或任何新的组合,以及披露的任一新的方法或 过程的步骤或任何新的组合。
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