[发明专利]电网电压频率和相角检测方法及系统、单相电网检测系统

说明书

本发明属于电网性能的测试装置、电故障的探测装置技术领域，公开了一种电网电压频率和相角检测方法；采集单相电网电压信号，构建积分器和状态观测器，得到电网电压信号和它的正交信号，然后作为变量代入锁相环公式，得到电网的频率和相角信息。本发明使用PLL测量电网的幅值、频率和相角等关键信息；动态响应速度快，在电网频率变化和谐波干扰的情况下，具有优良的稳态精度；从观测器的角度设计QSG，极点配置更为灵活，极点可以任意配置在左半平面，参数可以调控的范围更大了；动态响应速度快，谐波抑制能力强。本发明在测量电网电压时，具有更好的动态性能和更好的谐波抑制性能，同时参数配置的范围更大，可以在左半平面实现任意配置。

技术领域

本发明属于电性能的测试装置、电故障的探测装置技术领域，尤其涉及一种电网电压频率和相角检测方法及系统、单相电网检测系统。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：在单相电网技术中，常常需要检测单相电网电压的幅值、频率和相角，在三相电网中，可以通过clark变换得到dq轴的信号，然后通过PLL进行控制。但是单相电网只有一个相位，需要采用虚构的正交信号来产生QSG，然后通过PLL得到相应的电网信息。由于结构简单和计算量小，SOGI-PLL是最常见的QSG-PLL的一种。但是SOGI-PLL的可调参数取决于系统带宽的高低，在实际使用时，平衡系统的动态性能和稳态性能后，SOGI-PLL的可调参数固定在常值，在一些精度要求高的场合，动态性能难以达到预期效果。尽管SOGI-PLL的谐波抑制作用不错，但是还可以进一步改进。

综上所述，现有技术存在的问题是：综合考虑动态性能和稳态性能后，SOGI-PLL的可调参数固定在常值，在频率跳变和谐波干扰条件下，动态性能和抑制谐波的能力还有提升空间。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种电网电压频率和相角检测方法及系统、单相电网检测系统。

本发明是这样实现的，一种电网电压频率和相角检测方法，所述电网电压频率和相角检测方法包括：采集电网单相电压，引入电网电压信号的积分；构建状态观测器；得到通过状态观测器得到电网电压信号以及它的正交信号；然后把它们作为已知变量代入锁相环公式，得到电网电压的频率和相角信息。

所述观测器表达式为：

其中，

其中，和分别是x₁、x₂和x₃的估计值，x₁、x₂、x₃分别代表了理想的电网电压信号，电网电压信号的积分信号和加入扰动后的电网电压信号的积分信号，L₁、L₂和L₃是选取的观测器系数，选取方法为：L₁、L₂和L₃使得矩阵满足Hurwitz。

进一步，所述采集电网单相电压包括；

其中，v代表了电网电压，V_g、ω和分别代表电网电压的幅值、频率和相角，δ代表电网受到的干扰信号。

进一步，所述电网电压信号的积分构建电网电压信号的积分器，引入变量x₃：

进一步，得到电网电压信号及正交信号：

再进一步，把得到的和作为输入，代入锁相环的公式，得到电网的频率和相角信息。

本发明的另一目的在于提供一种实施所述电网电压频率和相角检测方法的电网电压频率和相角检测系统，所述电网电压频率和相角检测系统包括：