[发明专利]三相不平衡电信号的dq分解方法

说明书

本发明公开了一种三相不平衡电网的电信号分解方法，包括：由测量装置测得三相不平衡电网的三相电压或电流；对得到的电压或电流进行对称分量分解；将分解得到的电压或电流的正序、负序、零序分量由指数形式转化为三角函数形式；将三相静止坐标系下A、B、C相的电压或电流的零序、正序、负序分量变化为同步旋转坐标系下的零序dq、正序dq和负序dq分量；本发明能对不平衡电网的三相电信号进行dq变换，简化了向量动态特征的表现形式，为高精度的控制开发打下基础。

技术领域

本发明涉及电力系统电信号分析与处理技术领域，特别是一种三相不平衡电信号的dq分解方法。

背景技术

交流电网常以abc三相平衡的电源为负荷供电，这一种供电方式有着各时刻三相瞬时功率之和恒定的优势。当今先进的控制方法为交流电网的稳定和可靠运行做出了巨大贡献，而这些复杂且精密的控制方法需要依托一种电信号的简化方法：dq分解法，此方法将角速度为ω＝2πf的电信号同步地投影到以相同角速度旋转的dq轴之上，以此大幅简化电流与电压的动态特性表达方式，并催生了众多性能优异、运行可靠的控制方法。

但是，传统的dq分解法基于一个严苛的假设：电力系统必须是三相平衡的。在交流电网中，即使电源电压和内阻严格保持平衡状态，只要三相线路接入的负荷不平衡，系统就是不平衡的，电源侧无力阻止。三相不平衡状态非常常见，且会带来两个问题：

1.基于传统dq分解所开发的控制方法，由于实际工况中基础假设难以成立，导致控制性能大幅降低，甚至出现意想不到的情况；

2.由于缺失三相不平衡系统的dq分解法，工程人员难以开发高性能的控制方案，影响电网在这一场景下的稳定性和可靠性。

因此，针对三相不平衡交流电网开发合适的dq分解法，对于提高现有控制方法在不平衡系统下的性能、针对不平衡系统开发高性能控制方案，有着决定性的推动作用。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种三相不平衡电信号的dq分解方法，以期能对三相不平衡的电压/电流信号进行对称分量分解，并将分解得到的零序、正序、负序信号分量从三相静止坐标系下变换到同步旋转坐标系下，从而以直流形式表征三相不平衡的电信号。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种三相不平衡电信号的dq分解方法，应用于三相不平衡的交流网络，将电压或电流分解为零序、正序、负序电压或电流，并将零序、正序、负序电压或电流由三相静止坐标系转换为同步旋转坐标系下，获取零序、正序、负序电压或电流的dq分量；具体包括以下步骤：

步骤1、由测量装置测得三相不平衡电网的三相电压或电流；

步骤2、对得到的电压或电流进行对称分量分解；

步骤3、将分解得到的电压或电流的正序、负序、零序分量由指数形式转化为三角函数形式；

步骤4、将三相静止坐标系下A、B、C相的电压或电流的零序、正序、负序分量变化为同步旋转坐标系下的dq零序、正序、负序分量。

作为本发明的进一步改进，在步骤1中，得到的电压或电流如下：

其中，X_a，X_b，X_c为需要进行dq分解的三相不平衡电气量，X为电压u或电流i的向量形式，其中，u_a，u_b，u_c为三相电压的三角函数形式，i_a，i_b，i_c为三相电流的三角函数形式，M_a，M_b，M_c为电压或电流的有效值，δ_a，δ_b，δ_c为A、B、C相电信号的初始相位角。