一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法与流程

本发明具体涉及一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法，属于电力设备控制技术领域。

背景技术：

随着我国产业的升级，高新技术设备等敏感负载逐渐增多，对我国配网电能质量提出了越来越高的要求。动态电压恢复器(dynamicvoltagerestorer,dvr)是一种串联在敏感负载前，向系统和负载之间耦合幅值、相位可调的电压，可在毫秒时间内保证敏感负载电压质量，以其运行效率高、动态性能好以及实时补偿能力强等特点，是目前保障电压质量的有效手段之一。

实时迅速的检测出系统电压变动的特征量是dvr装置快速精确完成系统电压变动补偿的前提，电压检测方法的研究与选择将决定装置的补偿效果。实际生活中，常见的电压质量故障多为单相事故，为了保证单相故障时检测算法的精确与实时性能，常见的方法是用已检测到的单相电压构造三相电压，再使用基于瞬时无功理论的dq0检测算法或求导法求得检测电压值。上述方法，对电压采样的精度要求较高抗噪声能力不足，且移相构造延时较长。求导法虽然具有较好的快速响应特性，但存在过冲现象，不能满足检测算法对精度及实时性的要求。

研究动态电压恢复器的补偿电压三点检测法，以采样到的单相三点电压构造三相电压，在提高检测方法实时性的同时，抗噪声能力好。

技术实现要素：

针对现有检测算法的不足，本发明提供一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法，以采样到的单相三点电压构造三相电压，将单相不对称电压跌落转化为对称电压跌落，在提高检测方法实时性的同时，抗噪声能力好。

本发明的技术方案包括以下步骤：

步骤一：等时间间隔的三次采样故障相电压，选取中间采样点电压usx为参考，前后两个采样点电压分别为uxt、u-xt，以这三个采样电压构造其他两项电压usy、usz；

步骤二：采用锁相环电路捕捉故障相电压usx的相位；

步骤三：将中间点采样电压usx、构造的其他两项电压usy、usz经abc-dq变换与低通滤波后获得基波的dq轴直流分量ud0、uq0；

步骤四：将理想补偿目标电压的峰值upk_st与当前求得的直流分量平方和的均方根值相除，再乘以dq轴直流电压分量，从而快速得到理想补偿目标电压的dq值，将该dq值与当前求得的dq轴直流电压分量相减，所得差值经dq-abc反变换后即可获得补偿电压幅值ua_dv、ub_dv、uc_dv；对q轴直流分量uq0除以d轴直流分量ud0的商进行反正切函数运算获得实时相位。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤一中设故障相电压usx为a相电压usa，usy、usz分别为bc相电压usb、usc，则构造后的三相电压表示如下：

其中，u1为基波电压有效值，为基波电压初相位，un为n次谐波电压有效值，为n次谐波的初相位，ω为工频角频率，t为时间。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤二中的锁相环为数字锁相环。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤三中的abc-dq变换为park变换，采用的低通滤波器为切比雪夫滤波器。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤四中dq-abc反变换为park反变换。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤四中得到的补偿电压幅值ua_dv、ub_dv、uc_dv公式为：

其中，为park反变换矩阵。

有益效果

本发明的有益效果在于：与单相延时构造法相比，利用单相三点电压直接构造三相电压，在提高抗噪声能力的同时，提高了检测算法的实时性；与求导法相比，减少了过冲现象，不会将谐波和噪声进行二次放大；与三相检测法相比，利用单相三点电压构造三相电压，更符合电压跌落的实际情况，满足不平衡电压跌落检测的实际需求；该算法综合考虑了检测算法该有的精确性、实时性及抗干扰能力，满足动态电压恢复器补偿电压检测的需求。

附图说明

图1是本发明中动态电压恢复器补偿电压检测的单相三点构造法原理图。

图2为本发明一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法原理图。

具体实施方案

下面结合附图对本发明的技术方案进行详细说明：

图1是本发明一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法原理图。如图1所示，主要包括以下步骤：

步骤一：等时间间隔的三次采样故障相电压，选取中间采样点电压usx为参考，前后两个采样点电压分别为uxt、u-xt，以这三个采样电压构造其他两项电压usy、usz；

步骤二：采用锁相环电路捕捉故障相电压usx的相位；

步骤三：将中间点采样电压usx、构造的其他两项电压usy、usz经abc-dq变换与低通滤波后获得基波的dq轴直流分量ud0、uq0；

步骤四：将理想补偿目标电压的峰值upk_st与当前求得的直流分量平方和的均方根值相除，再乘以dq轴直流电压分量，从而快速得到理想补偿目标电压的dq值，将该dq值与当前求得的dq轴直流电压分量相减，所得差值经dq-abc反变换后即可获得补偿电压幅值ua_dv、ub_dv、uc_dv；对q轴直流分量uq0除以d轴直流分量ud0的商进行反正切函数运算获得实时相位。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤一中设故障相电压usx为a相电压usa，usy、usz分别为bc相电压usb、usc，则构造后的三相电压表示如下：

其中，u1为基波电压有效值，为基波电压初相位，un为n次谐波电压有效值，为n次谐波的初相位，ω为工频角频率，t为时间。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤二中的锁相环为数字锁相环。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤三中的abc-dq变换为park变换，采用的低通滤波器为切比雪夫滤波器。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤四中dq-abc反变换为park反变换。

作为本发明所述的一种动态电压恢复器的补偿电压检测方法优化方案，所述步骤四中得到的补偿电压幅值ua_dv、ub_dv、uc_dv公式为：

其中，为park反变换矩阵。

实施例一

等时间间隔δt三次采样a相电压，设中间采样点电压为usa，则前后两采样点电压为uat、u-at，表达式为：

以图1所示根据单相电压usa构造出三相对称电压矢量图，其中矢量u1与矢量usb相同，矢量u'δt与矢量uδt的方向相同，根据正弦定理可知：

其中

根据矢量图1可得：u1＝u'δt-uδt

将公式化简后可以得到：

又因为矢量usb＝-usa-usc，因此可以通过所测单相电压三个点的采样值模拟构造出三相对称电压。

将构造后的三相对称电压经park变换，公式为：

其中cdq为：

将求得的dq值经低通滤波器滤波，获得其直流分量ud0、uq0。

将理想补偿目标电压的峰值upk_st与当前求得的直流分量平方和的均方根值相除，再乘以dq轴直流电压分量，从而快速得到理想补偿目标电压的dq值，将该dq值与当前求得的dq轴直流电压分量相减，所得差值经dq-abc反变换后即可获得补偿电压幅值ua_dv、ub_dv、uc_dv；对q轴直流分量uq0除以d轴直流分量ud0的商进行反正切函数运算获得实时相位，公式如下：

针对检测电压延时时长δt分别为0.1ms和2ms进行仿真，可以发现该方法检测到单相基波电压幅值下降至正常值的90％，检测电压延时2ms时消耗量约2ms，延时0.1ms时消耗约1ms，说明该电压检测方法的性能随着电压延时的减小二提高，但延时时长受控制器ad采样频率制约，在应用中需要配合ad采样频率选取合适的δt以兼容检测速度和精度。

本发明的补偿电压检测方法，以采样到的单相三点电压构造三相电压来解决三相不平衡及单相不对称电压跌落情况，将单相不对称电压跌落转化为对称电压跌落，然后通过低通滤波器获取dq轴直流分量，不会对谐波和噪声产生二次放大的作用，在提高检测方法实时性的同时，抗噪声能力好。

本发明的补偿电压检测方法等时间间隔的三次采样故障相电压，选取中间采样点电压为参考，以这三个采样电压构造其他两项电压，采用锁相环电路捕捉故障相电压相位，将构造后的三相电压经abc-dq变换与低通滤波后获得基波的dq轴直流分量，将理想补偿目标电压峰值与当前求得的直流分量平方和的均方根值相除，再乘以dq轴直流电压分量，从而快速得到理想补偿目标电压的dq值，将该dq值与当前求得的dq轴直流电压分量相减，所得差值经dq-abc反变换后获得补偿电压幅值，对q轴直流分量除以d轴直流分量所得的商进行反正切函数运算获得实时相位。