[发明专利]复杂电网下无功及谐波电流检测算法

说明书

技术领域

本发明涉及一种复杂电网下无功及谐波电流检测算法，是一种基于自反馈复系数滤波解耦网络的自适应电流检测算法。

背景技术

近年来，由于非线性负载的增加，产生大量谐波和无功污染危害电网。要想保证电网安全稳定运行，需要快速、准确检测出谐波和无功电流，使用补偿装置对电网进行补偿。现有的谐波和无功电流检测方法主要有基于瞬时无功功率理论的电流检测法、快速傅里叶变换电流检测法、基于小波变换电流检测法等。目前，基于瞬时无功功率理论的电流检测法应用最为广泛。

基于瞬时无功功率理论的电流检测算法主要有：p-q法，ip-iq法。这些算法在三相电网对称无畸变时均能准确检测出基波电流分量，但在三相电压不平衡、频率突变、含谐波等复杂电网情况下，检测结果就会出现较大偏差。

发明内容

本发明目的是针对上述已有技术存在的缺陷提供一种复杂电网下无功及谐波电流检测算法；此算法是一种基于复系数滤波器正负序解耦网络的自适应电流检测法，由于锁相环采用了自反馈复系数滤波正负序解耦网络、频率反馈及相位反馈，可在复杂电网情况下准确跟踪电压基波正序分量相序，实现精确锁相；由于电流滤波也采用了自反馈复系数滤波正负序解耦网络，滤波后的电流可以更精确的实现电流正负序分离。此电流检测法可在电网电压不对称、有谐波畸变及频率突变情况下实现电流信号的准确检测。

本发明所采用的技术解决方案是：一种复杂电网下无功及谐波电流检测算法，包括以下步骤：

步骤1：首先将三相电压和三相负载电流进行Clarke坐标变换，得到αβ坐标系下的电压信号U_α、U_β和电流信号I_α、I_β；

步骤2:将αβ坐标系下的电压信号U_α、U_β送入电压解耦网络得到电压正序基波分量U⁺_α、U⁺_β和负序基波分量U^-_α、U^-_β；

步骤3：将电压正序基波分量U⁺_α、U⁺_β送入Park变换得到dq坐标系下的分量U⁺_d、U⁺_q，U⁺_q通过PID调节得到频率估计值ω₀，ω₀经过积分1/s得到相位信息θ，消除了负序分量对锁相的影响；将锁相得到的频率估计值ω₀分别反馈至电压解耦网络和电流解耦网络，实现电压锁相和电流检测频率自适应；锁相得到的θ反馈至Park变换，实现相位的精确锁相，将锁相得到的θ送入正余弦发生器；

步骤4：将αβ坐标系下的电流信号I_α、I_β送入电流解耦网络提取电流正序基波分量I⁺_α、I⁺_β，然后送入C矩阵结合正余弦发生器所产生的信号进行旋转坐标变换，得到正序基波电流有功分量I_p和无功分量I_q，再将I_p、I_q送入可获得三相坐标系下正序基波电流的反变换矩阵D，即可得到正序基波电流，将负载电流与正序基波电流相减可得谐波电流及负序基波电流之和；断开I_p，仅将I_q送入反变换矩阵D可得到正序基波无功电流；断开I_q，仅将I_p送入反变换矩阵D即可得到正序基波有功电流；

步骤5：而去掉旋转坐标变换，直接将经电流解耦滤波网络提取出的I⁺_α、I⁺_β进行Clarke反变换即可获得正序基波电流，将负载电流与正序基波电流相减可得谐波电流及负序基波电流之和，使检测网络结构大大简化，提高系统的响应速度。

步骤2和步骤4中的电压解耦网络与电流解耦网络结构相同，以电压解耦网络为例，采用的复系数正序滤波器的传递函数为：

式中ω_c为复系数正序滤波器的截止频率。

复系数负序滤波器的传递函数为：