一种单相脉冲整流器无锁相环的dq电流检测方法与流程

本发明涉及变流器领域，具体涉及一种单相脉冲整流器无锁相环的dq电流检测方法。

背景技术：

单相ac/dc或dc/ac变换器的dq电流控制中，dq电流的获取方法一般采用二阶广义积分(second-ordergeneralizedintegrator，sogi)或者延迟四分之一个周期得αβ电流分量，然后再利用锁相环获取电压的瞬时相位，最后利用旋转坐标变换得到dq轴电流。但是，电网电压频率有波动，sogi对频率较为敏感；而且电网电压有畸变和不平衡现象，锁相环受电压畸变、不平衡影响较大，严重情况下会导致失锁现象。上述因素都可能造成dq电流观测值与实际值不准的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中的上述不足，本发明提供的一种单相脉冲整流器无锁相环的dq电流检测方法解决了dq电流检测值不准确的问题。

为了达到上述发明目的，本发明采用的技术方案为：一种单相脉冲整流器无锁相环的dq电流检测方法，包括以下步骤：

s1、利用控制器发生参考正弦信号和参考余弦信号，将参考正弦信号和参考余弦信号分别与电网的电压和电流相乘，并通过积化和差运算得到电压低频分量和电流低频分量；

s2、通过低通滤波器提取电压低频分量中有相位偏移的电压低频分量，通过两倍电网频率的带阻滤波器提取电流低频分量得到没有相位偏移的电流低频分量；

s3、对有相位偏移的电压低频分量、参考正弦信号和参考余弦信号进行三角函数变换得到重构的有相位偏移的电网电压信号；

s4、通过重构的有相位偏移的电网电压信号与电网电压相乘，并通过低通滤波器得到相位偏移补偿矩阵；

s5、通过相位偏移补偿矩阵、有相位偏移的电压低频分量和没有相位偏移的电流低频分量计算dq电流。

进一步地：述步骤s1中电压低频分量的计算公式为：

上式中，us为单相脉冲整流器的网侧电压，和分别为控制器发生的参考正弦信号和参考余弦信号，ω0为控制器发生的给定角速度，ω0＝100π为电网频率对应的角速度，t为系统本地时间，usm为电压的幅值，α和β均为中间变量，为参考正余弦信号的初始相位；

电流低频分量的计算公式为：

上式中，is为单相脉冲整流器的电流信号，ism为电流的幅值，θ为电流初相角；

单相脉冲整流器的网侧电压us和单相脉冲整流器的电流信号is的计算公式为：

上式中，ω为电网实际角频率；

α和β的计算公式为：

进一步地：所述步骤s2中有相位偏移的电压低频分量为：

上式中，ud_cos和ud_sin为有相位偏移的电压低频分量，为电压低频分量的相位偏移量；

没有相位偏移的电流低频分量为：

上式中，is_sin和is_cos为没有相位偏移的电流低频分量。

进一步地：所述步骤s3中重构的有相位偏移的电网电压信号为：

上式中，和为重构的有相位偏移的电网电压信号。

进一步地：所述步骤s4中相位偏移补偿矩阵为：

上式中，cf为相位偏移补偿矩阵，其中

上式中，和为直流分量。

进一步地：所述步骤s5中dq电流的计算公式为：

上式中，id、iq为电流is的dq电流分量，usd为网侧电压us在d轴的分量；

本发明的有益效果为：通过本发明能够有效地消除sogi和锁相环对dq电流观测值的影响。且本发明移植性较强，适用于单相ac/dc或者dc/ac装置，且实现简便，具有较强的通用性。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为本发明中单相脉冲整流器无锁相环dq电流检测原理图；

图3为本发明中49hz下单相脉冲整流器的dq电流给定值与检测值的波形图；

图4为本发明中50hz下单相脉冲整流器的dq电流给定值与检测值的波形图；

图5为本发明中51hz下单相脉冲整流器的dq电流给定值与检测值的波形图。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

如图1所示，一种单相脉冲整流器无锁相环的dq电流检测方法，包括以下步骤：

s1、如图2所示，利用控制器发生参考正弦信号和参考余弦信号，将参考正弦信号和参考余弦信号分别与电网的电压和电流相乘，并通过积化和差运算得到电压低频分量和电流低频分量。

电压低频分量的计算公式为：

上式中，us为单相脉冲整流器的网侧电压，和分别为控制器发生的参考正弦信号和参考余弦信号，ω0为控制器发生的给定角速度，ω0＝100π为电网频率对应的角速度，t为系统本地时间，usm为电压的幅值，α和β均为中间变量，为参考正余弦信号的初始相位；

电流低频分量的计算公式为：

上式中，is为单相脉冲整流器的电流信号，ism为电流的幅值，θ为电流初相角；

单相脉冲整流器的网侧电压us和单相脉冲整流器的电流信号is的计算公式为：

上式中，ω为电网实际角频率；

α和β的计算公式为：

s2、通过低通滤波器提取电压低频分量中有相位偏移的电压低频分量，通过两倍电网频率的带阻滤波器提取电流低频分量得到没有相位偏移的电流低频分量。

相位偏移的电压低频分量为：

上式中，ud_cos和ud_sin为有相位偏移的电压低频分量，为电压低频分量的相位偏移量；

没有相位偏移的电流低频分量为：

上式中，is_sin和is_cos为没有相位偏移的电流低频分量。

s3、对有相位偏移的电压低频分量、参考正弦信号和参考余弦信号进行三角函数变换得到重构的有相位偏移的电网电压信号。

重构的有相位偏移的电网电压信号为：

上式中，和为重构的有相位偏移的电网电压信号。

s4、通过重构的有相位偏移的电网电压信号与电网电压相乘，并通过低通滤波器得到相位偏移补偿矩阵。

通过重构的有相位偏移的电网电压信号与电网电压相乘得：

通过低通滤波器得到直流分量和

通过进一步单位补偿后得到相位偏移补偿矩阵为：

上式中，cf为相位偏移补偿矩阵，其中

上式中，和为直流分量。

s5、通过相位偏移补偿矩阵、有相位偏移的电压低频分量和没有相位偏移的电流低频分量计算dq电流。

通过相位偏移补偿矩阵、有相位偏移的电压低频分量、没有相位偏移的电流低频分量计算有功功率和无功功率，计算公式为：

上式中，p为有功功率，q为无功功率；

计算单相脉冲整流器瞬时功率，计算公式为：

通过联立有功功率、无功功率的计算公式(14)和单相脉冲整流器瞬时功率的计算公式(15)得到dq电流。

所述步骤s5中dq电流的计算公式为：

上式中，id、iq为电流is的dq电流分量，usd为网侧电压us在d轴的分量；

如图3所示，电网电压频率偏移基准频率1hz下，能检测得到正确的dq电流。如图4所示，电网电压频率工作在正常情况下，也能检测得到正确的dq电流。如图5所示，电网电压频率为51hz时，仍能检测得到正确的dq电流。

图3-图5表明即使电网电压频率有波动时，都能正确的得到dq电流，具有一定的工程意义。