基于锁相环的不对称故障下电网电压的检测方法

为了在面对电网故障时,风力发电系统能够正常的运行和控制,需要对各种故障情况下电网电压的相角、频率、幅值进行快速和准确的检测,使得控制系统能够迅速做出相应的反应。本文根据对称分量法的原理,采用双dq变换对正、负序电压解耦,分析和改进了基于双dq变换的软件锁相环数学模型。仿真实验证明该模型能够在电网不对称故障情况下准确和有效的检测出电压相角、频率和幅值。     

电网电压不平衡下电压同步信号的检测

在对传统锁相环进行充分研究的基础上,通过在两相静止坐标系中利用状态空间估计和一系列数学变换,重新建立电网电压的动态模型,以此获得电网三相电压基波成份的估计值,再利用改进的T/4延迟法分离得到基波电压正负序分量.最后,结合传统锁相环技术实现对基波电压相角的准确跟踪检测.仿真分析表明,该方法既能快速准确的分离出电网电压中正、负序基波分量,又能准确跟踪电网电压的相角,同时可得到电网电压的频率和幅值.     

基于自适应陷波器的分布式电源并网技术

分布式电源并网时要求与公共电网保持同频同相,传统的方法是使用锁相环提取公共电网电压的相角。为了提高控制系统的性能,该文提出了基于自适应陷波器的单相和三相并网控制系统,单相控制系统以电流控制为基础,参考电流的相角由ANF提取,三相控制系统采用PQ控制原理,电网电压的频率、幅值和相角由ANF检测。与基于锁相环的并网控制系统相比,文中的方法抗干扰能力强,最后通过仿真验证该文所提方法的快速性和准确性。     

弱电网条件下锁相环对LCL型并网逆变器稳定性的影响研究及锁相环参数设计

为了保证并网逆变器的进网电流与电网电压同步,需要通过锁相环对电网电压进行锁相,并利用检测出的电网电压相位生成电流基准。该文以单相LCL型并网逆变器为例,建立锁相环的小信号模型,并根据该模型推导并网逆变器基于阻抗的稳定判据。通过分析该判据可知,在电网阻抗可忽略不计时,锁相环对并网逆变器的稳定性无影响;当电网阻抗不可忽略时,锁相环带宽、并网电流幅值给定和输出功率因数都会影响系统的稳定。为了保证系统在弱电网下的稳定性,给出一种基于相角裕度要求的锁相环参数设计方法,并进行实验验证,实验结果证明了理论分析的正确性。     

一种新的分布式并网逆变器预同步算法

介绍了一种适用于并网逆变器预同步操作的电网电压基波分量递推DFT算法。该算法既能够可靠跟踪电网电压基波分量的相位、频率和幅值,又减少了计算量,保证了算法的实时性。在此基础上,该算法根据等角度间隔采样原理提出以递推DFT运算得到的基波相角为反馈调整采样间隔,实现了对电网电压频率的自适应跟踪,减少了频谱泄漏,提高了基波同步参数检测的精度。相对于传统的锁相环预同步方法,可以在谐波和零点漂移比较严重的情况下精确跟踪电网电压基波分量,从而减小逆变器并网操作对微电网以及逆变器本身的冲击。仿真结果表明了该算法的正确性。     

弱电网下考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法

在多可再生能源发电主导的弱电网中,锁相环的带宽较大时,其引入负阻尼的频率范围也较大,导致系统的稳定性降低。减小锁相环的带宽可以提高系统的稳定性,但会对系统的动态性产生不利的影响。为此,提出一种考虑锁相环影响的三相并网系统相角补偿控制方法。该方法通过公共耦合点电压前馈来改变并网逆变器的输出导纳,维持了并网逆变器的输出导纳在系统截止频率处幅值基本不变,并增大系统的相角裕度,解决因锁相环带宽较大引起的系统不稳定问题,并保证了系统的动态响应速度。实验结果验证所提方法的有效性。     

基于迭代傅里叶变换的交流电压基波幅值与相位检测

针对电力系统中交流电压信号基波幅值与相位的检测,提出了一种迭代傅里叶变换计算交流基波电压幅值和相位的方法,该算法利用每次电压采样数据进行一次加减法计算即可获得准确的基波电压幅值和相位,通过仿真实验验证了该算法不仅较传统的锁相环技术能够获得更快的跟踪速度和更高的相角精度,而且还比基于离散傅里叶变换的锁相技术节省大量计算时间。     

一种可实现微网系统快速平滑并网的主动同步控制策略

为实现微网系统从孤岛运行模式到并网运行模式的平滑过渡,微网与主电网的同步是首要考虑的问题。提出了一种新型基于锁相环原理的主动同步控制策略,该方法通过主动调节微网母线电压的频率、相角和幅值跟踪主电网电压,从而减小并网时刻的电压偏差,达到孤岛模式向并网模式的平滑过渡。同时,采用电压矢量叉积作为鉴相器,微网频率和相角可同时快速有效地跟踪电网频率和相角。并且该方案不需传递相位等时域信号,仅需依赖于低带宽的通信,原理简单、易于实施。最后,实时硬件在环仿真与实验结果表明,该控制方案可实现微网快速平滑并网。     

光伏并网逆变器中的单相数字锁相环研究

在光伏并网系统中,准确并快速地检测到电网电压的频率、相位和幅值是必不可少的环节.传统数字锁相环检测电网电压的过零点从而实现锁相,但该方法抗干扰能力差.基于二阶通用积分器的单相锁相环较传统的数字锁相环具有不受电网频率变化影响、抗干扰能力强的优点,但该算法在离散化实现时会引入二次谐波而导致锁相准确度降低.这里在基于二阶通用...     

解耦双同步坐标系下单相锁相环技术

针对单相并网变换器的同步问题,提出了一种基于双同步坐标系的锁相环。将单相输入信号等效为αβ静止坐标系下的正序正交虚拟分量和负序正交虚拟分量之和,通过自解耦网络消除负序基波分量的影响,无需正交信号发生器就可获得输入信号的幅值、相位和频率信息。分析了输入信号存在直流分量、谐波分量、相角突变和起始阶段相角未知等因素对锁相结果的影响,给出了相应的抑制方法。仿真和实验结果表明:在各种非理想电网状态下,该算法都能快速、准确地提取电网电压基波分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。     

Three-phase grid voltage synchronization using sinusoidal amplitude integrator in synchronous reference frame

Synchronization with the grid voltage is critical in the control of grid-connected power converters. Under unbalanced grid condition, the conventional synchronous reference frame phase-locked loop (SRF-PLL) does not work well due to the effect of the fundamental negative sequence component. This paper proposes a new synchronization method, the sinusoidal amplitude integrator based phase locked loop (SAI-based PLL), to efficiently eradicate the effect of the fundamental negative sequence component. As a result, it can accurately and quickly estimate the amplitude and phase angle of the fundamental components of grid voltages in unbalanced grid conditions. In addition, when dc offset and harmonics are contained in the grid voltage, a multi-SAI-based PLL method is developed to extract the synchronization signal. The proposed SAI-based PLL incorporates the sinusoidal amplitude integrator into the conventional SRF-PLL. Its operation is analyzed using the complex-vector notation. Simulation and experimental results on the performance of the proposed SAI-based PLL and comparison with other synchronization methods are presented.     

基于频率自适应改进型梳状滤波器的并网锁相环技术

将梳状滤波器应用于并网锁相环技术中。针对梳状滤波器锁相环(CF-PLL)动态响应慢的缺点,引入校正环节,得到改进型梳状滤波器锁相环(ICF-PLL)。基于ICF-PLL的s域模型,提出了ICF-PLL调节器参数的整定方法。为提高ICF-PLL对电网频率变化的抗扰动能力,提出一种基于频率自适应改进型梳状滤波器的锁相环(FAICF-PLL)和其数字实现方案。仿真和实验结果表明,FAICF-PLL在电网电压发生频率脉动、相角变化、畸变谐波和不平衡跌落时均能准确地跟踪电网电压相位,具有良好的稳态和动态性能。     

三相电流源型STATCOM的无锁相环控制策略

为了解决传统锁相环控制只能获取电网电压角频率,而没有考虑电网电压的相位,锁相不精确,影响整个系统的控制性能等问题,提出一种适用于电流源型STATCOM的无锁相环控制策略。该策略对三相电网电压进行坐标变换,并根据各坐标系之间的关系得到与电网相电压同步旋转的相角,能够实时、精确地检测到电网电压的频率和相位角。详细论述了该控制策略,并在Matlab/Simulink中搭建系统仿真模型。仿真结果验证了该控制策略的有效性,同时表明该控制策略具有提高系统的检测精度,加快系统的动态响应速度等优势。     

无电解电容永磁电机高功率因数控制策略

无电解电容驱动系统常采用体积小，寿命长的薄膜电容贮存网侧输入能量，但该拓扑结构易引起网侧输入功率和逆变器侧输出功率耦合的问题。针对无电解电容驱动电路中由于功率耦合导致的网侧谐波含量多和功率因数降低的问题，提出了一种基于二阶广义积分锁相环和比例积分谐振控制器的带相位补偿的逆变器输出功率控制策略以改善网侧电流品质。首先，通过分析无电解电容驱动系统的电路拓扑结构，明确无电解电容驱动系统高功率因数条件；其次，利用二阶广义积分锁相环获取网侧电压的相位与幅值信息，并利用基尔霍夫电流定律计算逆变器输出功率相位补偿角；然后，建立了基于比例积分谐振控制器的逆变器输出功率控制回路，将逆变器输出功率调节接近理想值。最后，对比实验结果验证了所提方案的有效性。     

基于改进DSOGI-FLL的并网变流器多谐振解耦网络同步方法

电网电压基频正序分量相位和幅值的准确检测是三相并网变流器稳定运行的重要保证。针对传统单同步旋转坐标系锁相环在畸变或不平衡电网下锁相精度低的问题,文中利用双二阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)设计了一种多谐振解耦网络的电网同步方法。首先,分析了二阶广义积分器锁频环自适应提取电网电压基波和频率的原理;其次,详细分析了不平衡电网下DSOGIFLL的锁频响应特性,提出将负序电压分量考虑在内的增益标准化线性模型,以提升其在不平衡电网下的锁频性能;然后,设计了以DSOGI-FLL为基础的多二阶广义积分器谐振解耦网络,实现畸变及不平衡电网下基波电压信息的准确获取。仿真与实验表明,该方法在电网电压畸变或不平衡情况下均能准确获取电网电压基频正序分量的相位和幅值信息。     

一种单相锁相环的数字实现

分析了单相并网系统锁相环的基本原理和特性。介绍了一种基于二阶广义积分器构造α,β静止坐标系下的电压矢量方法。参照三相并网系统基于α,β静止坐标系到d,q同步旋转坐标系的数字锁相环原理,实现了基于虚拟两相直角坐标系的数字锁相环控制。采用同步采样技术抑制电网频率波动对该方法的影响,提高数字锁相环工作的频率范围。利用Matlab软件对电网电压频率、相位角的突变、谐波注入等参数变化的影响做了仿真研究。在此基础上,搭建了以TMS320F28015DSP为控制核心的实验装置,仿真实验结果表明,该锁相环可以很好地跟踪系统频率的变化从而实现相位的锁定。     

电网不平衡下基于自适应观测器的锁相环研究

电网不平衡条件下,传统软件锁相环已经不能准确跟踪电网电压的频率和相位信息,且无法直接得到电网电压的正负序分量。针对传统软件锁相环的缺陷,提出了一种静止坐标系下基于自适应观测器的软件锁相环算法。算法设计了电网电压角频率的自适应观测器模型,通过定义Lyapunov函数,推导出电网角频率的自适应律,并设计了使得观测器稳定的增益矩阵。该算法不仅可以观测到电网的频率、相位等信息,同时可以得到电网电压正负序分量。仿真和实验结果表明,基于自适应观测器的锁相环具有检测精度高、动态效果好等优点,当电网处于各种不平衡条件时更能显示其优越性,可为风电网侧变流器的算法改进提供有效的控制基准。     

Modeling and controller synthesis for the cascaded H-bridge multilevel active power filter with ADALINE-based identifiers

This paper presents the averaged state-space modeling and controller synthesis methodology for the cascaded H-bridge multilevel active power filters (CHB-APFs). The accurate harmonic current compensation and dc-link stabilization among the individual H-bridge modules are crucial problems for the CHB-APF, which is the prerequisite for the global stability of the system. In this study, a novel voltage balancing algorithm is devised by splitting the dc-link control task into two parts, namely, the average voltage control and the voltage balancing control, where the sine and cosine functions of the phase angle of the fundamental grid voltage are used, respectively. To ensure accurate phase tracking, a novel phase-locked loop algorithm is proposed by using the adaptive linear neural network (ADALINE). Moreover, a separate ADALINE identifier is applied for reference current generation, and the proportional-resonant controller is used for current tracking. The simulation results obtained from the Alternative Transient Program (ATP/EMTP) are provided under dynamic reactive power compensation and active filtering scenarios. The experimental results from the prototype system are also presented, which verifies the effectiveness of the devised algorithms.     

基于虚拟磁链的APF准谐振控制研究*

传统基于瞬时无功功率理论检测方法需用到锁相环对电网电压进行锁相,在网侧电压波形畸变、频率波动等恶劣电网环境下会影响检测的准确性,提出了一种改进的控制方案。采用基于虚拟磁链的定向方法来得到与电网电压同频同相的相角信号,通过在低通滤波器的输入端设置交叉补偿环节,避免积分器饱和现象出现,提高磁链观测的准确性。在旋转坐标系下,三相并联有源滤波器数学模型的d轴和q轴之间存在耦合,这里采用状态反馈解耦控制和电网电压前馈的方法实现解耦控制,避免了电网电压扰动影响,采用准谐振控制器有针对地对特征次数谐波进行补偿。仿真结果验证了该控制方案的有效性。     

电网不平衡状态下风电机组运行控制中电压同步信号的检测

大型风电机组所联电网并不理想,时有故障发生,给并网风电机组运行控制提出更高要求.为了增强风电机组可靠运行能力,必须对各种故障下电网的频率、相角和幅值进行准确、快速地检测,以便控制系统及时采取应对措施.作为风电机组不对称运行的前期研究,本文在充分研究现有锁相环(PLL)技术的基础上,提出了一种能够同时跟踪电网电压正、负序分量的新型双dq PLL方法,并通过仿真和实验验证了其优越的性能.该方法对电网不对称状态具有较强的检测能力,能为电网不对称故障下风电机组运行控制提供实施依据.