一种动态测量非线性负载阻抗的方法与流程

本发明属于负载阻抗测量技术领域，特别涉及一种动态测量非线性负载阻抗的方法。

背景技术：

目前，中国专利202010006096.8中提出了一种负载阻抗角获取方法及装置，通过对负载电压和负载电流同时进行滤波，消除了延迟所产生的误差，并结合负载阻抗性质，通过计算得到负载阻抗角，保证结果的精确度，但是这种方法只获取了负载阻抗角，中国专利202010125688.1提出了一种微电网自适应反孤岛扰动负载阻抗值预测方法及装置，采用神经网络方法计算负载阻抗算法复杂，需要仿真30次运算时间长，中国专利201410448127.x中公开了一种负载阻抗测量系统和方法该方法只能应用于纯电阻的线性负载。

技术实现要素：

本发明提出一种动态测量非线性负载阻抗的方法，能够适用于线性/非线性负载、有电力电子装置的负载，在电压频率发生变化时也适用。能够准确计算负载的等效电阻、电感、电容及阻抗角。

本发明的技术方案是这样实现的：一种动态测量非线性负载阻抗的方法，包括：

第一步：检测负载电压与电流；

第二步：检测负载电压相角；

第三步：abc相电压进行dq坐标变换和abc相电流进行dq坐标变换；

第四步：第三步中abc相电压进行dq坐标变换进行滤波，第三步中abc相电流进行dq坐标变换进行滤波；

第五步：第四步中abc相电压进行dq坐标变换进行滤波之后得出相位和幅值，第四步中abc相电流进行dq坐标变换进行滤波之后得出相位和幅值；

第六步：根据第五步中abc相电压进行dq坐标变换进行滤波之后得出相位和幅值以及abc相电流进行dq坐标变换进行滤波之后得出相位和幅值得到电阻值、电感值、电容值和阻抗角。

作为一种优选的实施方式，该测量方法包括使用测量电路。

作为一种优选的实施方式，测量电路包括负载的电压输入点和电流输入点。

作为一种优选的实施方式，电压输入点处电性连接有电压相位检测器，电压相位检测器一端电性连接有abc坐标到dq坐标变器，电压输入点与abc坐标到dq坐标变器，abc坐标到dq坐标变器另一端依次电性连接有两个滤波器和等效电压幅值计算器，滤波器和等效电压幅值计算器的另一端电性连接有电压相位计算器，电压幅值计算器的另一端还电性连接有滤波器，两个滤波器另一端电性连接有等效阻抗值计算器，电压相位计算器另一端电性连接有加法器，加法器和等效阻抗值计算器的另一端电性连接有电阻值输出部分和感抗值输出部分，感抗值输出部分之间电性连接有电感值输出部分和电容值输出部分，加法器一端还电性连接有阻抗相角输出部分。

作为一种优选的实施方式，电流输入点处电性连接有abc坐标到dq坐标变换器，电压相位检测器与abc坐标到dq坐标变换器电性连接，abc坐标到dq坐标变器另一端依次电性连接有等效电流幅值计算器和两个滤波器，等效电流幅值计算器另一端电性连接有滤波器，滤波器另一端与等效阻抗值计算器电性连接，两个滤波器的另一端电性连接有电流相位计算器，电流相位计算器得到另一端与加法器电性连接。

作为一种优选的实施方式，等效电压幅值计算器内的运算过程为：sqrt(u(1)^2+u(2)^2)。

作为一种优选的实施方式，等效电流幅值计算器内的运算过程为：sqrt(u(1)^2+u(2)^2)。

作为一种优选的实施方式，电流相位计算器内的运算过程为：atan(u(2)/u(1))。

作为一种优选的实施方式，abc坐标到dq坐标变器是实现abc相电压进行dq坐标变换。

作为一种优选的实施方式，abc坐标到dq坐标变器abc相电流进行dq坐标变换。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明方法计算简单、实时性好等优点，能够适用于线性/非线性负载、有电力电子装置的负载，在电压频率发生变化时也适用。能够准确计算负载的等效电阻、电感、电容及阻抗角，通过dq坐标变换与滤波技术相结合来获得非线性负载的等效阻抗。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的流程示意图；

图3为图1中电阻值输出部分结构示意图；

图4为图1中感抗值输出部分结构示意图；

图5为图1中电感值输出部分结构示意图；

图6为图1中电容值输出部分结构示意图；

图7为图1中阻抗相角输出部分结构示意图；

图8为图1中电压相位检测器部分结构示意图；

图9为图1中abc坐标到dq坐标变换器部分结构示意图；

图10为图1中滤波器部分结构示意图；

图11为图1中等效电压幅值计算器部分结构示意图；

图12为图1中等效电流幅值计算器部分结构示意图；

图13为图1中电压相位计算器部分结构示意图；

图14为图1中电流相位计算器部分结构示意图；

图15为图1中等效阻抗值计算器部分结构示意图。

图中，pll-电压相位检测器；a2d-abc坐标到dq坐标变换器;add-加法器；滤波1~6：滤波器；ul-等效电压幅值计算器；il-等效电流幅值计算器；φ1-电压相位计算器；φ-电流相位计算器；zl-等效阻抗值计算器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1~图15所示，一种动态测量非线性负载阻抗的方法，包括：

第一步：检测负载电压与电流；

第二步：检测负载电压相角；

第三步：abc相电压进行dq坐标变换和abc相电流进行dq坐标变换；

第四步：第三步中abc相电压进行dq坐标变换进行滤波，第三步中abc相电流进行dq坐标变换进行滤波；

第五步：第四步中abc相电压进行dq坐标变换进行滤波之后得出相位和幅值，第四步中abc相电流进行dq坐标变换进行滤波之后得出相位和幅值；

第六步：根据第五步中abc相电压进行dq坐标变换进行滤波之后得出相位和幅值以及abc相电流进行dq坐标变换进行滤波之后得出相位和幅值得到电阻值、电感值、电容值和阻抗角。

该测量方法包括使用测量电路。测量电路包括负载的电压输入点和电流输入点。电压输入点处电性连接有电压相位检测器，电压相位检测器一端电性连接有abc坐标到dq坐标变器，电压输入点与abc坐标到dq坐标变器，abc坐标到dq坐标变器另一端依次电性连接有两个滤波器和等效电压幅值计算器，滤波器和等效电压幅值计算器的另一端电性连接有电压相位计算器，电压幅值计算器的另一端还电性连接有滤波器，两个滤波器另一端电性连接有等效阻抗值计算器，电压相位计算器另一端电性连接有加法器，加法器和等效阻抗值计算器的另一端电性连接有电阻值输出部分和感抗值输出部分，感抗值输出部分之间电性连接有电感值输出部分和电容值输出部分，加法器一端还电性连接有阻抗相角输出部分。

电流输入点处电性连接有abc坐标到dq坐标变换器，电压相位检测器与abc坐标到dq坐标变换器电性连接，abc坐标到dq坐标变器另一端依次电性连接有等效电流幅值计算器和两个滤波器，等效电流幅值计算器另一端电性连接有滤波器，滤波器另一端与等效阻抗值计算器电性连接，两个滤波器的另一端电性连接有电流相位计算器，电流相位计算器得到另一端与加法器电性连接。

等效电压幅值计算器内的运算过程为：sqrt(u(1)^2+u(2)^2)。等效电流幅值计算器内的运算过程为：sqrt(u(1)^2+u(2)^2)。电流相位计算器内的运算过程为：atan(u(2)/u(1))。abc坐标到dq坐标变器是实现abc相电压进行dq坐标变换。abc坐标到dq坐标变器abc相电流进行dq坐标变换。

本发明方法计算简单、实时性好等优点，能够适用于线性/非线性负载、有电力电子装置的负载，在电压频率发生变化时也适用。能够准确计算负载的等效电阻、电感、电容及阻抗角，通过dq坐标变换与滤波技术相结合来获得非线性负载的等效阻抗。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。