[发明专利]电网不对称条件下三相电网阻抗实时检测方法

摘要

一种电网不对称条件下三相电网阻抗实时检测方法，适用于太阳能并网中快速检测电网阻抗使用，其步骤为向电网中注入175Hz以及325Hz两种非特征次频率的三相对称谐波电流；分离电流中这两种非特征次频率谐波电流分量；分离电网电压中这两种非特征次频率谐波电压分量；分别获取这两种非特征次频率谐波电流的相位；分别求解这两种非特征次频率谐波电压有效值；分别计算这两种非特征次频率下谐波电压与谐波电流夹角；根据以上得到的电压电流以及角度信息，分别计算各相电网阻抗。其计算速度快、计算量小，适用于电网电压以及电网阻抗不对称情况下的电网阻抗检测。

主权项

一种电网不对称条件下三相电网阻抗实时检测方法，利用三相谐波电流发生器单元通过导线与待检测并网变换器的三相电网连接，并在相谐波电流发生器单元和三相电网之间的导线上安装电流传感器和电压传感器，其特征在于步骤如下：a.通过三相谐波电流发生器单元同时向并网变换器的三相电网中注入非特征次频率分别为f1＝175Hz,f2＝325Hz，幅值均为2A的正序谐波电流；b.获得分离电网电压中两种非特征次频率谐波的电压分量：利用设置在三相电网上的电压传感器获取采样电网侧三相线电压uab、ubc、uca；利用公式：对三相线电压uab、ubc、uca进行Clark变换，得到两相静止坐标系下电压uα和uβ；将电压uα和uβ进行运算电压分离计算，分别得到频率分别为f1＝175Hz,f2＝325Hz的三相对称正序谐波的电压在两相静止坐标系下正序分量uPα175、uPβ175、uPα325、uPβ325以及负序分量uNα175、uNβ175、uNα325、uNβ325；c.获取分离电流中两种非特征次频率谐波的电流分量：利用设置在三相电网上的电流传感器获取采样电网侧的三相电流ia、ib、ic；利用公式：对三相电流ia、ib、ic进行Clark变换，得到两相静止坐标系下的电流iα和iβ；将电流iα和iβ进行电流分离计算，分别得到频率分别为f1＝175Hz,f2＝325Hz幅值均为2A的三相对称正序谐波电流在两相静止坐标系下的正序分量iα175、iβ175、iα325、iβ325，将正序分量iα175、iβ175、iα325、iβ325分别代入公式：得到175Hz谐波电流的相角θ175和325Hz谐波电流的相角θ325；d.利用公式：对三相线电压uab、ubc、uca进行Clark变换，得到两相静止坐标系下电压uα和uβ；将电压uα、uβ进行电压分离计算，分别得到频率分别为f1＝175Hz,f2＝325Hz的三相对称正序谐波的电压在两相静止坐标系下正序分量uPα175、uPβ175、uPα325、uPβ325以及负序分量uNα175、uNβ175、uNα325、uNβ325；e.分别求解两种非特征次频率谐波电压的有效值：利用公式：将uPα175、uPβ175、uNα175、uNβ175以及uPα325、uPβ325、uNα325、uNβ325分别进行反Clark变换，得到两组正序线电压uPab175、uPbc175、uPca175和uPab325、uPbc325、uPca325以及两组负序线电压uNab175、uNbc175、uNca175和uNab325、uNbc325、uNca325；利用公式：将两组正序线电压和两组负序线电压分别对应相加，得到线电压uab175、ubc175、uca175和线电压uab325、ubc325、uca325；利用公式：分别计算得到频率分别为f1＝175Hz,f2＝325Hz的三相对称正序谐波中每个线电压的有效值：Uab175、Ubc175、Uca175和Uab325、Ubc325、Uca325；其中T代表注入谐波电流的周期时间；f.分别计算175Hz以及325Hz频率下谐波电压与谐波电流夹角：将175Hz的电流角度{θ175、‑θ175}带入公式：将电压uPα、uPβ、uNα、uNβ进行两相静止坐标系到两相旋转坐标系变换，得到根据电流相角{θ175、‑θ175}同步坐标系下旋转下新的电压分量uPd、uPq、uNd、uNq，将新得到的电压分量uPd、uPq、uNd、uNq代入公式：得到对应线电压uab175的向量与相电流ia175的向量之间的夹角θ＝θab‑a‑175，同理，通过电流相角将{θ325、‑θ325}，分别求解对应的电压分量uPd、uPq、uNd、uNq，并根据新得到的电压分量uPd、uPq、uNd、uNq分别得到线电压ubc175的向量与相电流ib175的向量之间的夹角θbc‑b‑175；线电压uca175的向量与相电流ic175的向量之间的夹角θca‑c‑175；线电压uab325的向量与相电流ia325的向量之间的夹角θab‑a‑325；线电压ubc325的向量与相电流ib325的向量之间的夹角θbc‑b‑325；线电压uca325的向量与相电流ic325的向量之间的夹角θca‑c‑325；其中求解线电压向量与相电流之间的夹角时时，δ＝0；求解线电压向量与相电流之间的夹角时，δ＝2π/3；求解线电压向量与相电流之间的夹角时，δ＝4π/3；g.计算各相电网阻抗：利用公式：Qab‑a‑175＝Uab175·sin(θab‑a‑175)，得到线电压向量在相电流向量垂直方向上的投影Qab‑a‑175，利用公式：Qab‑a‑325＝Uab325·sin(θab‑a‑325)，得到线电压向量在相电流向量垂直方向上的投影Qab‑a‑325；再根据公式：得到B相电阻值Rb，ω175、ω325分别为175Hz以及325Hz电流的角速度，式中Ib是b相注入的非特征次谐波电流有效值；h.利用公式：Pab‑a‑175＝Uab175·cos(θab‑a‑175)，得到线电压向量在相电流向量方向上的投影Pab‑a‑175，利用公式：Pab‑a‑325＝Uab325·cos(θab‑a‑325)，得到线电压向量在相电流向量方向上的投影Pab‑a‑325，最后利用公式：得到B相电感值Lb；同理，得到投影{Qca‑c‑175、Qca‑c‑325}，{Qbc‑b‑175、Qbc‑b‑325}后，利用公式：求解得到A相电阻值Ra电感值La；利用公式：求解得到C相电阻值Rc电感值Lc。