3 理论创新
电力参数的立即测量:本装置采用交流周期参数的立即测量理论,采用先进的技术手段,实现了周期性的电力参数的立即测量。交流周期参数是全周期众多次测量结果的演算值,因而想得出这个演算值,最快也需一个周期的时间。传统的测量方法,电力参数的检测至少要经过一个周期25 ms之后,才能获得测量结果。而本项目要求立即得出这个测量结果的演算值,以便开环修正。这种把测量时间提高近25 ms的方法,对于必须进行实时控制的应用非常重要,因此可以把本系统成功运用到各种有实时性要求的环境中。
电力参数的立即测量是指导实时控制算法的重要理论依据,该理论与传统方法的结果具有完全的一致性。但本方法的有效性、简捷性、实用性和快速性使得交流电的调控成为可能,并在补偿装置上得到应用和验证。
这里所指的电力参数包括:电压、电流、功率、电能、频率、功率因数等全信息,它们是电力生产、输配供应和电力用户所必须测量的参数,也是电力电子设备必需的监控对象。
这些参数的基础量是正弦电压和正弦电流。它们在电工学中理论定义,均是以周期为依据的,如:
传统的测量方法,正是依据这些定义进行的。显而易见,电力参数的传统检测至少要经过一个周期之后,才能获得测量结果。
随着电力技术的发展,实现电力参数立即测量的要求越来越迫切。所谓的立即测量,就是指能立即对样品进行采样,而不是指测量的速度有多高。
该技术的理论突破,对电力电子技术的发展必将起到推动作用。
实现正弦交流量立即测量的困难是没有即时样本,各种量不断变化,只是在一个周期内才有完整定义。
所幸的是,作为表征正弦交流的矢量法中常用的旋转矢量,具备提供即时样本的条件:它在任意时刻,都能提供出它的模、幅角等全信息特性。因而在本文后述部分,称与正弦交流对应的旋转矢量为特征量。
显然,对特征量检测,可实现电力参量的立即测量,立即获得希望的各种信息。我们称这种针对特征量的检测技术为全信息立即测量。
在电工学中广泛使用矢量法,就是把正弦交流量的大小表示成一个旋转矢量在坐标轴上的投影(如图5)。在今后讨论中,我们采用余弦函数表示交流量,并且幅值用有效值表示,因为这会给问题的讨论带来意外的方便。
可以说,我们真正关心的,就是对特征量(旋转矢量)I的检测技术。特征量(旋转矢量)并不总是客观存在的,例如,为对交流电流i = Icos (ωt +ψ)进行测量,实际上我们己知的条件,只是特征量I在X轴上的一个坐标Ix-I而已。
然而通过锁相和幅值跟踪技术,不难创造另外一个Y轴
特征量I变成己知Ix、Iy,故可对交流电流的任何参数实现立即测量。
利用图7的测量方案,可立即测得正弦交流的有效值,而不必等待一个工频周期之后。
功率的测量涉及到电压和电流两个特征量,分别构造完成它们的X,Y轴分量后(如图8),即可得到功率的即时样本,实现有功功率P的立即测量。