[发明专利]基于数值计算的三相电源电压相序及频率检测方法

说明书

本发明公开了一种基于数值计算的三相电源电压相序及频率检测方法，该方法在传统相序检测方法的基础上，加入了频率检测的部分，通过数值计算的方式同时获得三相电源电压的相序与频率。该方法无需进行硬件电路的逻辑判断，避免了后续的硬件电路维护与检修；无需考虑相位因素，仅需检测三相电源的电压瞬时值即可，将电压瞬时值与内置的参考量进行数值计算，通过统计固定计数周期内的数值滞环次数，即可实现电源电压的相序判断，同时判断电源实际频率是否满足预设标准；该方法可抵抗电源的电压波动与谐波干扰，无需进行瞬时电压检测后的滤波处理，避免了采样的相位延迟，提高了效率与精确度，降低了硬件成本。

技术领域

本发明涉及三相电源并网逆变的技术领域，尤其是指一种基于数值计算的三相电源电压相序及频率检测方法。

背景技术

随着新能源行业的蓬勃发展与电力电子装置的广泛应用，可再生能源在电网的渗透率逐渐变高，相比于单相电源，三相电源具有容量大、效率高、稳定性好、用料节省等优势；而在三相电源并网与逆变的过程中，相序检测与频率控制又是至关重要的技术。如果在并网与逆变时可再生电源的相序与电网电压的相序不匹配，或者可再生电源的发电频率不满足电网允许的频率裕量，将会对系统造成严重的损害，甚至发生重大事故。

传统的相序检测方案是通过硬件电路来实现，通过检测电网电压的过零点来触发硬件电路的电平翻转，从而进行相序的识别；但该方案需要额外增加硬件电路的成本，并且在硬件电路发生故障时，需要额外的检测与修理，会造成人力物力的浪费。在频率检测方面，传统方案在采集到电网侧的电压波形后，需要通过滤波环节平滑电压曲线后，才可以进行下一步的频率计算；该方案不仅计算量大，会造成采样信号延迟，导致检测结果滞后，并且该方案对滤波器的参数整定要求较高，除此之外，由于实际情况下电源电压并非为标准的正弦函数，传统方案无法解决电源电压中的三相不对称与谐波干扰问题，以及电压采样电路精度带来的偏差问题。

发明内容

本发明的目的在于优化现有的三相电源电压的相序与频率检测技术，提供了一种基于数值计算的三相电源电压相序及频率检测方法，该方法无需进行硬件电路的逻辑判断，节省了额外的硬件电路设计，降低了成本，无需进行后续的电路维护与检修；无需考虑相位因素，仅需检测三相电源的电压瞬时值即可实现相序与频率的检测目的，判断电源实际频率是否满足预设标准，除此之外该方法可抵抗电源的电压波动与谐波干扰，无需进行瞬时电压检测后的滤波处理，避免了采样的相位延迟，提高了效率与精确度。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：基于数值计算的三相电源电压相序及频率检测方法，该方法是用于三相电源并网系统，无需设计外围硬件电路，无需考虑相位因素，只需要检测三相电源的电压瞬时值，将采样到的电压瞬时值与内置的参考量进行数值计算，通过统计固定计数周期内的数值滞环次数，即可实现电源电压的相序判断，同时判断电源实际频率是否满足预设标准。

进一步，所述的基于数值计算的三相电源电压相序及频率检测方法，包含以下三个阶段：

第一阶段：初始化

设置三相电源电压的额定电压有效值U₀与额定频率f₀，以及允许的电压频率误差范围；

设置参考电压a、b、c，并且规定三相电源电压的正相序；

设置采样周期T，该采样周期的设置与三相电源并网系统自有的三相电压检测环节的采样周期相同；

第二阶段：循环采样与计算

采用滞环计数的方式对结果表达式y的绝对值Y进行频率计算，具体的采样与计算实现过程如下：

1)初始化环节完成后进入循环采样与计算阶段，设置计时时间t₀，设置全局变量n＝0，设置标志位i＝0,j＝0，开始计时；