CN111624392B - 一种单相电路的基波电流检测方法、装置及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单相电路的基波电流检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质。采集到单相负载电流依次通过计算环节1、计算环节2、计算环节3和计算环节4,并通过相位计算和幅值计算分别计算环节4输出信号的相位和幅值。在求得环节4输出信号的相位和幅值后,通过基波生成环节,求取单相负载电流的基波电流。本发明所提出的分离方法具有不依赖锁相电路、无需进行旋转变换和电网电压信号、并能快速准确地分离出单相负载电流的基波电流的优点。
Description
技术领域
本发明涉及电力系统,特别是涉及一种单相电路的基波电流检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质。
背景技术
随着大量的非线性电力电子设备的投入应用,电网中的谐波含量不断地增加,造成了不少的经济损失和安全事故。因此,谐波污染也逐步成为了亟待解决的重要问题之一,谐波的治理对于保证良好的电能质量有着重大的意义。而基波电流提取技术是确保各类电力系统补偿设备具有良好性能的关键环节之一。如果将在三相系统中广泛使用的基于瞬时功率理论的电流谐波检测方法应用到单相电路中,往往需要虚构一个与电网电流或负载电流相正交的电气量。另外,当在非理想电网电压条件时,可能会因锁相环的输出相位振荡而导致虚构的正交量不准确。此外,基于瞬时无功功率理论的谐波检测方法的精度和实时性与低通滤波器的阶数和截止频率存在密切关系,即使精心设计滤波器的阶数和截止频率,也很难完全抑制谐波中的高频交流分量对检测结果的影响。本发明提供无需采集电网电压信号、进行信号旋转变化和滤波器参数设计的单相电路的基波电流检测方法,来实现对单相负载电流的基波电流进行检测,是本领域技术人员需要解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种单相电路的基波电流检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质,用于快速有效地实现单相负载电流的基波电流检测。
为解决上述技术问题,本发明提供一种单相电路的基波电流检测方法,包括:
步骤1:利用单相负载电流iL构造行向量[0 iL],通过滞后环节得到与行向量[0iL]滞后10毫秒的信号[iL1α iL1β];
步骤2:利用d1=iL1αcos(-π/2)+iL1βsin(-π/2)和q1=-iL1αsin(-π/2)+iL1βcos(-π/2)分别计算出计算环节1的中间输出量d1和q1;
步骤3:利用[s1α s1β]=0.5([iL1α iL1β]-[d1 q1])计算出计算环节1的输出量s1α和s1β;
步骤4:构造与行向量[s1α s1β]滞后5毫秒的信号[iL2α iL2β];
步骤5:利用d2=iL2αcos(-π/4)+iL2βsin(-π/4)和q2=-iL2αsin(-π/4)+iL2βcos(-π/4)分别计算出计算环节2的中间输出量d2和q2;
步骤6:利用[s2α s2β]=0.5([iL2α iL2β]-[d2 q2])计算出计算环节2的输出量s2α和s2β;
步骤7:构造与行向量[s2α s2β]滞后2.5毫秒的信号[iL3α iL3β];
步骤8:利用d3=iL3αcos(-π/8)+iL3βsin(-π/8)和q3=-iL3αsin(-π/8)+iL3βcos(-π/8)分别计算出计算环节3的中间输出量d3和q3;
步骤9:利用[s3α s3β]=0.5([iL3α iL3β]-[d3 q3])计算出计算环节3的输出量s3α和s3β;
步骤10:构造与行向量[s3α s3β]滞后1.25毫秒的信号[iL4α iL4β];
步骤11:利用d4=iL4αcos(-π/16)+iL4βsin(-π/16)和q4=-iL4αsin(-π/16)+iL4βcos(-π/16)分别计算出计算环节4的中间输出量d4和q4;
步骤12:利用[s4α s4β]=0.5([iL4α iL4β]-[d4 q4])计算出计算环节4的输出量s4α和s4β;
步骤14:利用i1=I1msin(θ)求取单相电路负载的基波电流。
为解决上述技术问题,本发明还提供一种单相电路的基波电流检测装置,包括:
采集单元:用于获取所述单相负载电流;
延时单元:用于对所述构造的行向量进行延时;
计算单元:利用采集单元获取的所述单相负载电流、所述单延时单元构造的信号进行运算,得到单相负载电流的基波电流。
为解决上述技术问题,本发明还提供一种适用于一种单相电路的基波电流检测设备,包括:
存储器:用于存储指令,所述指令包括权利要求1所述适用于单相电路的基波电流检测方法的步骤;
处理器:用于执行所述指令。
为解决上述技术问题,本发明还提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现所述适用于一种单相电路的基波电流检测方法的步骤。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是基于瞬时功率的单相谐波电流检测原理图
图2是所述单相电路的基波电流检测方法原理图
图3是采用本检测方法检测出的单相负载电流的基波电流波形
具体实施方式
本发明的核心是提供一种单相电路的基波电流检测方法、装置、设备及计算机可读存储介质,下面将结合附图2对本发明作进一步详细描述。
步骤1:通过电流采样电路采集负载电流iL;
步骤2:根据设置好的ADC模块采样频率,采用先进先出的方式并结合数组间数据的传递特性,分别得到行向量[0 iL]滞后10毫秒的信号[iL1α iL1β]。具体实现过程如下:
假设第k次的电流采样值是iL(k),电路的采样频率为20k,则iL1α和iL1β的表达式为:
iL1α=0,iL1β=iL(k-200);
步骤3:通过下式
d1(k)=iL1α(k)cos(-π/2)+iL1β(k)sin(-π/2)、q1(k)=-iL1α(k)sin(-π/2)+iL1β(k)cos(-π/2)分别计算出计算环节1在k时刻中间输出量d1(k)和q1(k);
步骤4:通过下式
[s1α(k) s1β(k)]=0.5([iL1α(k) iL1β(k)]-[d1(k) q1(k)])计算出计算环节1的输出量s1α(k)和s1β(k);
步骤5:同样采用先进先出的方式并结合数组间数据的传递特性,分别得到行向量[s1α(k) s1β(k)]滞后5毫秒的信号[iL2α(k) iL2β(k)]。具体实现过程为:
iL2α(k)=s1α(k-100),iL2β(k)=s1β(k-100);
步骤6:利用下式
d2(k)=iL2α(k)cos(-π/4)+iL2β(k)sin(-π/4)和q2(k)=-iL2α(k)sin(-π/4)+iL2β(k)cos(-π/4)
分别计算出计算环节2的中间输出量d2(k)和q2(k);
步骤7:利用下式
[s2α(k) s2β(k)]=0.5([iL2α(k) iL2β(k)]-[d2(k) q2(k)])计算出计算环节2的输出量s2α(k)和s2β(k);
步骤8:同样采用先进先出的方式并结合数组间数据的传递特性,分别得到行向量[s2α(k) s2β(k)]滞后2.5毫秒的信号[iL3α(k) iL3β(k)]。具体实现过程如下:
iL3α(k)=s2α(k-50),iL3β(k)=s2β(k-50);
步骤9:利用下式
d3(k)=iL3α(k)cos(-π/8)+iL3β(k)sin(-π/8)和q3(k)=-iL3α(k)sin(-π/8)+iL3β(k)cos(-π/8)
分别计算出计算环节3的中间输出量d3(k)和q3(k);
步骤10:利用下式
[s3α(k) s3β(k)]=0.5([iL3α(k) iL3β(k)]-[d3(k) q3(k)])计算出计算环节3的输出量s3α(k)和s3β(k);
步骤11:同样采用先进先出的方式并结合数组间数据的传递特性,分别得到行向量[s3α s3β]滞后2.5毫秒的信号[iL4α iL4β],具体过程如下:
iL4α(k)=s3α(k-25),iL4β(k)=s3β(k-25);
步骤12:利用下式
d4(k)=iL4α(k)cos(-π/16)+iL4β(k)sin(-π/16)和q4(k)=-iL4α(k)sin(-π/16)+iL4β(k)cos(-π/16)分别计算出计算环节4的中间输出量d4(k)和q4(k);
步骤13:利用下式
[s4α(k) s4β(k)]=0.5([iL4α(k) iL4β(k)]-[d4(k) q4(k)])计算出计算环节4的输出量s4α(k)和s4β(k);
步骤15:利用i(k)=I1m(k)sin(θ(k))求取单相电路负载的当前时刻基波电流。
以上对本发明所提供的一种单相电路的电流分离方法、装置、设备及计算机可读存储介质进行了详细介绍。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
Claims (3)
1.一种单相电路的基波电流检测方法,其特征在于以下步骤,包括:
步骤1:利用单相负载电流iL构造行向量[0 iL],通过滞后环节得到与行向量[0 iL]滞后10毫秒的信号[iL1α iL1β];
步骤2:利用d1=iL1αcos(-π/2)+iL1βsin(-π/2)和q1=-iL1αsin(-π/2)+iL1βcos(-π/2)分别计算出计算环节1的中间输出量d1和q1;
步骤3:利用[s1α s1β]=0.5([iL1α iL1β]-[d1 q1])计算出计算环节1的输出量s1α和s1β;
步骤4:构造与行向量[s1α s1β]滞后5毫秒的信号[iL2α iL2β];
步骤5:利用d2=iL2αcos(-π/4)+iL2βsin(-π/4)和q2=-iL2αsin(-π/4)+iL2βcos(-π/4)分别计算出计算环节2的中间输出量d2和q2;
步骤6:利用[s2α s2β]=0.5([iL2α iL2β]-[d2 q2])计算出计算环节2的输出量s2α和s2β;
步骤7:构造与行向量[s2α s2β]滞后2.5毫秒的信号[iL3α iL3β];
步骤8:利用d3=iL3αcos(-π/8)+iL3βsin(-π/8)和q3=-iL3αsin(-π/8)+iL3βcos(-π/8)分别计算出计算环节3的中间输出量d3和q3;
步骤9:利用[s3α s3β]=0.5([iL3α iL3β]-[d3 q3])计算出计算环节3的输出量s3α和s3β;
步骤10:构造与行向量[s3α s3β]滞后1.25毫秒的信号[iL4α iL4β];
步骤11:利用d4=iL4αcos(-π/16)+iL4βsin(-π/16)和q4=-iL4αsin(-π/16)+iL4βcos(-π/16)分别计算出计算环节4的中间输出量d4和q4;
步骤12:利用[s4α s4β]=0.5([iL4α iL4β]-[d4 q4])计算出计算环节4的输出量s4α和s4β;
步骤14:利用i1=I1msin(θ)求取单相电路负载的基波电流。
2.一种适用于单相电路的基波电流检测设备,其特征在于,包括:
存储器:用于存储指令,所述指令包括权利要求1所述单相电路的基波电流检测方法的步骤;
处理器:用于执行所述指令。
3.一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1所述一种单相电路的基波电流检测方法的步骤。
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