专利名称：通频型单相交流电源基波与谐波的快速检测与计算方法
技术领域：
本发明涉及一种电力系统检测技术，特别涉及一种通频型单相交流电源基波与谐波的快速检测与计算方法。
背景技术：
在智能电网和微电网系统中，使用了风力与太阳能的分布式发电系统被大量接入，尤其在配电网侧，单相并网逆变器作为分布式发电系统中能量转换和控制的核心，以及和配电网的接口，其性能直接影响和决定了整个并网系统的好坏。但是采用全控型器件的单相并网逆变器会产生大量谐波分量，直接影响到分布式系统接入电网的电能质量。如果能够精确、快速的检测出公共接入点(PCC)的电压和电流的基波分量与谐波分量，不仅可以·精确检测有功功率和无功功率的输出，还可以实现谐波补偿，改善电能质量。为了检测出谐波，通常采用的方法是基于正交变换法的谐波检测方式，但是对频率变化较大的工况进行检测会影响精度，而传统方法没有考虑到这个问题，同时对于像日本这样的国家，频率分为50Hz与60Hz，如果采用定参数的方式，需要对整个产品做参数的重新设定，没有即买即用的优点；其它的方法还有基波分量法、基于FFT的傅立叶分析法和自适应检测法等。
发明内容
本发明是针对基于瞬时无功理论的传统型谐波检测方式难以达成精确检测的要求，同时无法满足即买即用的需求的问题，提出了一种通频型单相交流电源基波与谐波的检测与计算方法，在传统的基于正交变换法的谐波检测方式上，通过锁相环(PLL)实时获取市电频率，求解工作时的实际采样点数，实现了一种新的基波、谐波检测方式。它可以快速、精确地检测、分离信号波形，满足了分布式发电系统实时、精确获取公共接入点基波和谐波的要求。本发明的技术方案为一种通频型单相交流电源基波与谐波的快速检测与计算方法，具体包括如下步骤
O用通频型单相交流电源的采样信号的2 + ^ = 12,3.1.1)次谐波与基波频率对应的正交因子相乘后，在半周期内正负相抵消，得到半周期后最终剩下基波的累加值；
2)检测系统频车J,计算出半周期采样的实际点数，累加值对实际点数求平均获得基
波信号在正交变换坐标系d轴的投影峰值Xm与基波信号在正交变换坐标系q轴的投影峰
O 'IJTq —Ij*
值7，X啊=-n、通雄—β)εο雄—乃)，其中[0 = 3 ’ f 为 -0H-O2 J Jo
采样频率；
3)用半周期检测到的投影峰值及锁相环的相位信息合成基波信息，即输出基波^(^) = ^ sink+Xpu eosk ；4)通过采样信号x(*)与基波み㈨的求差获取谐波信息，即输出谐波Xh (k) = X (k) - Xb (k)。本发明的有益效果在于本发明通频型单相交流电源基波与谐波的快速检测与计算方法，能够快速、精确检测谐波分量以及变化；由于采用变參数的方式，不需要对整个算法的參数进行调整，能够实现宽范围条件下的即插即用以及模块化，应用方便；与传统型正交变换检测法相比，通频型正交变换检测法可实现快速、精确、应用方便的目标。
图I为传统型基于积分的正交变换算法框 图2为本发明通频型正交变换算法框图；· 图3为本发明通频正交变换法检测50Hz基波结果 图4为传统型正交变换法检测谐波结果 图5为本发明通频型正交变换法检测谐波结果 图6为本发明通频型正交变换法分离信号波 图7为本发明通频型正交变换法检测变化波形图。
具体实施例方式如图I所示传统型基于积分的正交变换算法框图，图中;^た)为信号为加法
器；x为乘法器；PLL为相位锁存环；(M为输出基波；Xk(k)为输出谐波。通过传统型正交变化算法，采用定采样频率20kHz，定电网基波频率50Hz，定累加点的方式，得到投影峰值为
Am = ム琳-4皿(k- )；
rs 199
ろ* = -Zj x(k — ) cos(k-n)；
为基波信号在正交变换坐标系d轴的投影峰值；
为基波信号在正交变换坐标系q轴的投影峰值。如图2所示通频型正交变换算法框图，通频的正交变化算法，若定义比值
火0 =巧,则
= 7 エ琳-n) sm(k~n)；
S-O
9馬-I
Xt..=——\ x(k ~ n) cos(k- n)；
た0 M-O
权利要求
1.一种通频型単相交流电源基波与谐波的快速检测与计算方法，其特征在于，具体包括如下步骤 1)用通频型单相交流电源的采样信号印)的2 + 1( = 1ス3.…)次谐波与基波频率对应的正交因子相乘后，在半周期内正负相抵消，得到半周期后最终剩下基波的累加值； 2)检测系统频率プ，计算出半周期采样的实际点数，累加值对实际点数求平均获得基波信号在正交变换坐标系d轴的投影峰值Xw与基波信号在正交变换坐标系q轴的投影峰值，ちx=h欢k-南Mk-d)，Xm = hx{k-めcmik-n)，哀キも=も，为A 辦发-QH-Oム J Jo采样频率； 3)用半周期检测到的投影峰值及锁相环的相位信息合成基波信息，即输出基波- (k) = Xqm sin k + X碑 cosk ； 4)通过采样信号x(i)与基波切)的求差获取谐波信息，即输出谐波xh(U)=xm-Xbm。
全文摘要
本发明涉及一种通频型单相交流电源基波与谐波的快速检测与计算方法，在传统的基于正交变换法的谐波检测方式上，通过锁相环(PLL)实时获取市电频率，求解工作时的实际采样点数，提取正交坐标系dq轴的投影峰值，实现了一种新的基波、谐波检测方式。它可以快速、精确地检测、分离信号波形，满足了分布式发电系统实时、精确获取公共接入点基波和谐波的要求，不需要对整个算法的参数进行调整，能够实现宽范围条件下的即插即用以及模块化，应用方便。
文档编号G01R23/16GK102841252SQ20121032784
公开日2012年12月26日 申请日期2012年9月7日 优先权日2012年9月7日
发明者赵晋斌, 张元吉 申请人:上海电力学院