阅读说明：本技术 一种旋转相量的合成方法 (Synthetic method of rotating phasor ) 是由 颜湘武 彭维锋 贾焦心 于 2021-08-20 设计创作，主要内容包括：本发明涉及了一种旋转相量的合成方法,它适用于电气旋转相量变换技术领域,特别针对电气旋转相量的分解与合成问题。该方法通过调节两个幅值恒定的分旋转相量的初相位,进而合成幅值和初相位均可调的目标旋转相量,具有分旋转相量生成容易、灵活性好、可靠性高等特点。本发明主要利用矢量运算的平行四边形法则,将幅值和初相位均需调节的目标旋转相量的生成问题降维为两个幅值恒定、相位可调的分旋转相量的合成问题,降低分旋转相量的生成难度,解决简单旋转相量合成复杂旋转相量的难题。本发明提供的技术方案是通过电磁变换方式形成简单分旋转相量,为复杂旋转相量的合成提供一种新的思路。(The invention relates to a synthetic method of rotating phasor, which is suitable for the technical field of electric rotating phasor transformation, and particularly aims at the decomposition and synthesis problems of the electric rotating phasor. The method synthesizes the target rotating phasor with adjustable amplitude and initial phase by adjusting the initial phases of the two sub rotating phasors with constant amplitude, and has the characteristics of easy generation of the sub rotating phasor, good flexibility, high reliability and the like. The method mainly utilizes the parallelogram rule of vector operation to reduce the dimension of the generation problem of the target rotating phasor of which the amplitude and the initial phase are required to be adjusted into the synthesis problem of two partial rotating phasors of which the amplitudes are constant and the phases are adjustable, reduces the generation difficulty of the partial rotating phasors, and solves the problem of synthesizing the complex rotating phasors by using simple rotating phasors. The technical scheme provided by the invention is that simple sub-rotating phasors are formed in an electromagnetic transformation mode, and a new thought is provided for synthesis of complex rotating phasors.)

一种旋转相量的合成方法

技术领域

本发明属于电气相量变换技术领域，特别针对电气相量的分解与合成问题。

背景技术

在工程实际中，为了实现电压或电流相量的幅值和初相位的全方位调节需求，有必要研究相量的生成或合成方法。采用电力电子变换技术调制生成幅值和初相位需全方位可调的目标相量有灵活性强、精确性高等特点，但由于纯电力电子变换系统的耐受性差、抗冲击能力弱且成本高等不足，在恶劣的气象条件和电磁环境下难以推广应用。

因此，有必要发明一种方法，将幅值和初相位均需可调的目标相量的生成问题降维为两个幅值恒定、相位可调的分相量的合成问题，降低分相量的生成难度，解决简单相量合成复杂相量的难题。通过电磁变换方式形成简单分相量，为复杂相量的合成提供一种新思路。

发明内容

本发明主要提供了一种幅值和初相位均需任意改变的目标相量的合成方法，其基本思想是利用矢量运算的平行四边形法则，由两个分相量去合成幅值和初相位均需任意可调的目标相量；本发明主要提供了求解该两个分相量的方法，并且该两个分相量的特征是其幅值恒定、相位连续可调，从而，将幅值和初相位均需可调的目标相量的生成问题降维为两个幅值恒定、相位连续可调的分相量的合成问题。这种通过连续调节两个幅值恒定的分相量的初相位，进而合成幅值和初相位均可调的目标相量的方法，具有分相量生成容易、灵活性好、可靠性高等特点。

该技术方案的创新思维与本发明的有益效果是：

1.本发明所提供的一种旋转相量的合成方法，将幅值和初相位均需可调的目标相量的生成问题降维为两个幅值恒定、相位连续可调的分相量的合成问题，工程实现容易、价值高。

2.本发明所提供的一种旋转相量的合成方法，可通过连续调节两个幅值恒定的分相量的初相位，进而合成幅值和初相位均可调的目标相量，该方法具有分相量生成容易、连续调节、灵活性好、可靠性高等特点。

3.本发明所提供的技术方案可针对不同应用场景对分相量的幅值比例大小进行选择。当控制精度要求较高时，可在量程范围内选择两个幅值大小相差较大的分相量进行目标相量的合成；当要求控制相对简单时，可在量程范围内选择两个幅值大小相等的分相量进行目标相量的合成。

附图说明

图1本发明提供的一种采用两个分相量合成目标相量方法的原理示意图。

图2本发明提供的采用两个分相量合成目标相量时，分相量幅值选取不同比例情况下目标相量幅值ΔU的变化对旋转分相量相位及其变化率的影响特性曲线。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

参阅图1，图1为本发明提供的一种采用两个分相量合成目标相量的方法示意图。其特征在于：所述分相量可根据情况选择幅值大小合适的两个分相量，该合成方法包括以下具体操作步骤：

A.相量的合成方法，假设目标相量为电压相量两个分相量分别为且两个分相量的幅值大小相差k倍，即U₁＝kU₂，其中k≥1，当k＝1时，认为两个分相量的幅值大小相等，则合成目标相量

B.相量的分解方法，求取两个分相量的相角具体计算过程如下：

1)假设目标电压相量与分相量的相角差为θ，与分相量的相角差为δ，采用坐标的方式对目标相量与两个分相量进行表示。记且 其中x₀,y₀,ΔU,均已知；则 其中U₁已知；则其中U₂已知。

2)根据相量合成的关系可得：

3)将式(2)代入式：并展开可得：

4)对式(3)考虑两种情况：

①当y₀≠0时，由于因此可将式(3)化简并整理为由x₂表示y₂的形式：

令将式(4)代入式：并展开可得：

对式(5)进行一元二次方程求解可得到x₂，将x₂的值代入x₁＝x₀-x₂可求得x₁。

②当y₀＝0时，可得y₁+y₂＝0，则将与两式相减得：

由式(6)可求解得到x₁,x₂的值为：

5)综上两种情况，可通过求解x₁,x₂得到两个分相量的初相角分别为：

两个分相量与目标相量的夹角θ_,δ分别为：

通过两个分相量所合成的目标相量其幅值ΔU的量程范围为 的初相位角的变化范围为0°～360°。通过两个分相量的合成方法需控制两个角度变量θ_,δ来反向调节两分相量的初相位。

参阅图2，图2(a)-2(d)分别为本发明提供的采用两个分相量合成目标相量时，选取分相量不同幅值比例k情况下目标相量幅值ΔU的变化对旋转分相量相位及其变化率的影响特性曲线。假设目标相量初相位恒定不变，幅值ΔU变化量为1000～1500V，令分相量的幅值U₁为1000V保持不变，另一分相量的幅值U₂变化量为700～1000V。其中，k＝1时等效为等幅值大小的分相量。

当分相量的幅值大小比例k＝1时，只需求取一个相角变量θ来分别相向调节两分相量的初相位，控制方法简单方便，目标相量幅值ΔU的量程范围为-2U₁～+2U₁，调节范围较大；当分相量的幅值大小比例k逐渐增大时，目标相量幅值ΔU的调节范围逐渐减小，需要控制两个相角变量θ_,δ来调节两个分相量各自的相位角，控制和计算相对复杂，在调节原电压相量时，幅值相对较小的分相量需要变化较大的角度，即相角变化率δ％较大，因此可将分相量作为微调以此提升控制精度。