适应脉冲式非线性负载的高精度电压调节方法与流程

本发明涉及一种适应脉冲式非线性负载的高精度电压调节方法。

背景技术：

非线性脉冲负载，如电子类以及电容、电感等储能元件，其电气伏安特性非线性，使得负载的电压电流中含有大量的高次谐波分量，电压电流波形非正弦畸变；同时非线性负载以脉冲形式间断出现，等同于快速地突加突减负载，脉冲负荷具有极高的瞬时功率，谐波含量高，对电站系统电能质量带来较大的影响。与此同时，对电压调节器提出了更高的要求。

非线性脉冲负载电压波形可由下式表示：

u＝u1sin(ωt+α1)+u2sin(2ωt+α2)+u3sin(3ωt+α3)+·

当电压调节器采用平均值测量方式，原理如图1。

在线性负载下，电压波形正弦性好，谐波含量小，u≈u1sin(ωt+α1)，测量电压有效值为：

测量电压平均值为：

uavg＝k×urms≈0.9×urms。

(k＝0.9为常数)

测量电压平均值，电压线性，精度有保证。

在非线性负载下，电压波形畸变，谐波含量很大，但通过低通滤波后，u2、u3、u4、……un高次谐波分量被滤除。

avr测量电压：uavg＝k×urms，k为变量。avr测量电压不能形成线性关系，精度不能保证。

谐波含量很小高次谐波的信号经过低通滤波器后被滤除，造成测量信号的能量损失，电压调节器会误判断为外部电压低而加大励磁，造成发电机输出电压上升，并联功率分配偏差大。同时，脉冲式的非线性负载造成发电机电压谐波含量时强时弱，电压调节器测量信号时高时低，造成电压波动，影响并联的稳定性。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种适应脉冲式非线性负载的高精度电压调节方法，控制精度高、稳定性好，大大改善了系统并联特性。

本发明通过下属技术方案来实现。

一种适应脉冲式非线性负载的高精度电压调节方法，其特征在于步骤如下：

第一步：线电压经电压互感器采样，运算放大器u11a-1#脚输出瞬时电压为uca，u11b-7#脚输出瞬时电压为uab。

第二步：电压采样信号经ac乘法器读取有效值。

ac乘法器j1-5#输出电压瞬时值为：

uca＝u1sin(ωt+120°)+u2sin(2ωt+120°)-u1sin(ωt)-u1sin(2ωt)…

uab＝u1sin(ωt)-u1sin(2ωt)-u1sin(ωt-120°)-u2sin(2ωt-120°)…

将uca和uab表达式代入整理后，

其中的k1为系数。

第三步：经过低通滤波器后电压瞬时值为

与电压有效值的平方成比例：

。

在任一负载下，测量信号不会丢高次谐波分量。

因此，在脉冲式的非线性负载下，该有效值测量电压调节方法控制精度高、稳定性好，大大改善了系统并联特性。

高精度有效值测量电压调节器电压检测采用三相有效值测量方式，与传统的平均值测量方式相比，可最大程度上减少因电压波形畸变大所造成的电压精度不够及电压不稳的问题，特别适合在非线性脉冲负载的场合下使用。

附图说明

图1为平均值测量方式原理框图。

图2为有效值测量方式原理框图。

图3为适应脉冲式非线性负载的高精度电压调节方法电路图。

具体实施方式

一种适应脉冲式非线性负载的高精度电压调节方法，如图2和图3所示，步骤如下：

第一步：线电压经电压互感器采样，运算放大器u11a-1#脚输出瞬时电压为uca，u11b-7#脚输出瞬时电压为uab。

第二步：电压采样信号经ac乘法器读取有效值：

第三步：经过低通滤波器后电压瞬时值为

与电压有效值的平方成比例，

在任一负载下，测量信号不会丢高次谐波分量。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种适应脉冲式非线性负载的高精度电压调节方法，通过检测三相电压，通过AC乘法器读取有效值，经过低通滤波器，PID控制，调节PWM，控制最终的大功率管输出。在任一负载下，测量信号通过AC乘法器和低通滤波器，不会丢掉高次谐波分量。电压检测采用三相有效值测量方式，最大程度上减少因电压波形畸变大所造成的电压精度不够及电压不稳的问题，特别适合在非线性脉冲负载的场合下使用。

技术研发人员：吴敏
受保护的技术使用者：江西清华泰豪三波电机有限公司
技术研发日：2016.03.30
技术公布日：2017.10.24