[发明专利]一种电网中基波正序电压提取及其相位锁定的方法

权利要求书

1.一种电网中基波正序电压提取及其相位锁定的方法，其特征是，所述方法是电网电压在非对称或者畸变的情况下，首先准确检测到电网的基波正序电压分量，然后将其输入到一个正交信号发生器得到其正交信号，最后把这两个量进行Park变换后输入到锁相环中进行锁相。所述方法的具体步骤如下：

步骤1：将三相电压通过坐标变换变换到α-β坐标系中，得到两相静止坐标系中的电压u_α和u_β；

步骤2：取任意初相角α的正余弦值，将u_α和u_β分别与正弦值sin(ωt+α)和余弦值cos(ωt+α)相乘，得到u_αs、u_αc、u_βs以及u_βc；

步骤3：通过特定的加减运算，来消去包含基波负序的直流分量，再经过低通滤波器的滤波，即可得到只包含基波正序的直流量U_αs-U_βc和U_αc+U_βs；

步骤4：将这两个直流量分别与之前任意初相角α的正弦值sin(ωt+α)和余弦值cos(ωt+α)相乘，并利用三角函数的积化和差公式进行运算，就可以得到a相基波正序电压u_a11；

步骤5：将信号u_a11,输入到正交信号发生器，产生其正交信号u_β11；

步骤6：将上述两个信号u_a11、u_β11进行一次Park坐标变换得到u_q、u_d，并将u_q作为锁相环的输入，通过锁u_q为零来实现相位锁定。

2.根据权利要求书1所述的电网中基波正序电压提取及其相位锁定的方法，其特征是，在检测电网基波正序分量的过程中，巧妙运用了三角函数运算，快速准确的检测到目标量，其具体方法如下：

A、首先设三相电压不对称且畸变，则三相电压如下所示：

其中，U表示电压的有效值，下标1表示正序，2表示负序，n表示的是谐波次数，其中，当n＝1时，表示的是基波，对三相电压值进行32变换可得到u_α和u_β；

B、将电压值u_α分别与任意初相角α的正弦值和任意初相角α的余弦值相乘可得到

同样的，将u_β分别与任意初相角α的正弦值和任意初相角α的余弦值相乘可得到

C、结合上面各式可得到u_αs、u_αc、u_βs以及u_βc，再利用三角函数的积化和差公式将它们展开，并通过适当的加减运算，即将u_αs与u_βc相减，将u_αc与u_βs相加，就可以消去其中包含基波负序的分量，加减运算后结果如下式所示，

然后将所得到的u_αs-u_βc和u_αc+u_βs经过低通滤波器，滤去交流分量，就可以得到只包含基波正序信息的值，即U_αs-U_βc和U_αc+U_βs，

D、对于只包含基波正序信息的U_αs-U_βc和U_αc+U_βs，为了得到a相电压的正序基波分量，根据三角函数的运算，可以将U_αs-U_βc和任意初相角的正弦值相乘，将U_αc+U_βs和任意初相角的余弦值相乘，再对它们取和，最后再乘以系数即可得到a相基波正序电压u_a11，运算过程如下式所示，

3.根据权利要求书1所述的电网中基波正序电压输入正交信号发生器得到其政教信号的方法，其特征是，该正交信号发生器是基于反Park变换实现的，其具体方法如下：Park变换是将静止坐标系下的αβ坐标分量转换为旋转坐标系下的dq坐标分量，反Park变换是将静止坐标系下的dq坐标分量转换为旋转坐标系下的αβ坐标分量，变换公式如下：

根据公式，构建包含以上两个变换的控制环路，即可得到一组正交信号输出，其中一个信号与输入信号相同，另一个信号是输入信号的正交信号。