基于改进自适应陷波滤波器的锁相方法

风力发电等分布式发电系统并网时,需要实时检测电网电压的基波频率和瞬时相位,电网电压采样信号中含有的直流偏移不利于实现准确锁相。在理论分析直流偏移对自适应陷波滤波器影响的基础上,通过增加一个积分环节,使自适应陷波滤波器能够处理直流偏移。将改进后的自适应陷波滤波器应用到锁相中,在电网电压含有直流偏移以及谐波的情况下,实现了单相电压信号基波频率、幅值和相位的准确提取。实验结果验证了基于改进自适应陷波滤波器的锁相方法实现锁相的有效性。     

CDSC在单相电网同步锁相技术中的应用

针对非理想电网环境下单相锁相环同步问题,文章提出一种基于级联信号延时消除(CDSC)的单相锁相环。研究中首先对仅有单相输入下的坐标变换结果进行分析,得出各种非理想电网状态下单相信号输入的同步旋转坐标变换的输出特性。结合带有频率反馈环路的级联信号延时消除法能够快速有效的抑制如直流分量、谐波、相位突变等非理想电网环境给同步参考坐标变换的输出带来不良影响,从而达到准确跟踪单相电网基波电压幅值、相位和频率自适应的目的。该方法无需构造单相电压信号的虚拟正交信号,算法简单且硬件上容易实现。仿真和实验结果验证所提锁相环在非理想电网环境下可以快速准确的跟踪输入电网电压信号的相位、频率和幅值,同时满足系统的稳定性。     

基于无迹Kalman滤波的基波分量提取

针对全波Fourier和Kalman滤波算法在提取基波分量时对频率偏移敏感和直流偏移量抑制能力差的缺点,提出了一种新的基波分量提取算法。首先以故障信号的直流偏移量、基波角频率和基波分量作为状态变量,建立信号的非线性状态空间模型。然后采用无迹Kalman滤波(Unscented Kalman Filter,UKF)在信号的非线性模型基础上估计出基波分量。此外,滤波算法还能够实时估计出信号的直流偏移量和基波频率。通过多个算例仿真对算法进行验证与测试,仿真结果证实了算法的可行性和有效性。仿真结果表明,算法对频率突变和直流偏移量突变具有良好的适应性,能快速准确地提取出基波分量。     

三相电网信号的双重Kalman滤波测量方法

提出一种基于Kalman滤波器的三相电网信号的谐波分析方法。该算法针对正负序分量的幅值相位和基波的频率,分别建立一个Kalman滤波器,并在两个滤波器之间形成联系。前者的状态变量可以用来计算基波瞬时频率并作为后者的测量;后者的状态变量可以提供前者模型参数。给出了两个滤波器的初始化过程与检测信号突变的方法,从而加快算法的响应速度。仿真验证了三相电网信号的幅值、相位和频率发生突变,幅值和频率同时连续变化,以及处于三相不平衡条件下,双重Kalman滤波测量方法依然准确高效。实验对非理想电网的三相电压、电流信号进行谐波分析,根据分析结果重构的信号误差平均值分别仅为0.67%和1.04%。     

考虑衰减直流分量的动态相量强跟踪测量算法

故障电流信号的频率变化以及包含的衰减直流分量会严重影响基于傅里叶变换的相量测量算法的精度和动态响应速度。文中提出了一种利用强跟踪滤波器滤除衰减直流分量的动态相量测量算法。首先,将衰减直流分量用其二阶泰勒展开多项式来表示,在状态变量中添加衰减直流分量及其一阶导数和二阶导数,建立含有基波角频率、幅值等参数和衰减直流分量参数的故障电流的非线性状态空间模型,减小信号估计的模型误差。其次,为了提高扩展卡尔曼滤波器在系统达到稳定时对系统参数突变的跟踪能力,利用强跟踪滤波器递推估计各状态变量。所提方法能够有效抑制衰减直流分量对相量测量精度的影响,对时变故障电流信号具有良好的动态响应能力。采用所提算法对加噪声的数值信号以及ATP-EMTP故障仿真信号进行相量测量,结果验证了算法的正确性与有效性。     

一种频率自适应延迟周期法的锁相环研究

针对电网中出现频率偏移、三相电压不平衡、谐波和直流分量等问题,提出一种频率自适应锁相环算法,基于延迟周期法滤除电网电压的直流分量和偶次谐波,结合滑动平均滤波器滤除奇次谐波。当电网频率出现少许偏移时,引入实时频率估计反馈,对延迟周期法中的周期和滑动平均滤波的采样窗口时间进行实时矫正,提高谐波消除性能。该方法能够在频率偏移时,一个基波周期内稳定锁住电压的相位和频率。最后,仿真验证了所提算法的有效性和正确性。     

电力系统自适应基波提取与频率跟踪算法

传统的电网频率跟踪算法一般依赖于调整所选电网模型的响应速度或精度来增强电力系统异常情况下的稳定性,为减小电网谐波或噪声对频率测量的影响,提出了一种自适应基波提取与频率跟踪算法。该算法通过对电网状态的预估,获得电网频率与电压幅值的估计值,用于实时更新无限冲击响应滤波器系数,实现电网的白适应基波提取,同时还给出了滤波器在系数切换时快速稳定的方法,在此基础上,引入鲁棒扩展卡尔曼滤波算法,实现对基波频率的精确跟踪。仿真和实测结果表明,该算法响应速度快,测量精度高,可有效抑制电网噪声对频率跟踪结果的影响,且算法复杂度较低,可以满足电力系统实时应用的要求。     

基于双dq变换正负序提取及锁相环的FPGA实现

对于并网型电能质量治理设备,如有源电力滤波器(APF),为了实现对电能质量的检测与治理功能,需要对三相电压基波的正负序进行快速准确提取。当电网电压发生不对称、畸变等情况时,能否快速准确获得基波电压的频率和相位信息将会大大影响电能质量治理设备运行性能。文中依据同步旋转坐标变换理论,采用双dq变换方法,通过低通滤波器(LPF)处理,实现对基波电压的正负序提取,在此基础上引入负反馈控制理论实现锁相环功能。依据此理论使用FPGA实现基波电压正负序提取及锁相环功能,经测试表明文中所设计的系统能够在三相电压出现不对称、畸变等情况时,快速准确实现基波电压正负序提取、以及基波频率和相位的锁定,能够满足有源电力滤波器对于电压频率、相位实时检测与设备控制保护的使用需求。     

基于三相电压空间矢量的开环锁相方法

准确快速地获取电网基波正序电压的相位信息,是实现并网变流器精确控制的前提。然而当电网出现异常时,传统的闭环锁相方法动态响应时间较长,难以满足快速响应的控制需求。为此提出一种基于三相电压空间矢量的开环锁相方法,该方法首先通过过零检测得到电网的频率;然后利用离散傅里叶级数滤除电网电压中的谐波与噪声,并得到与基波电压相互正交的电压信号;在此基础上采用对称分量法提取电压正序分量;最后根据电压空间矢量计算基波正序电压的实时相位。同时为了应对电网电压突变时过零检测出现的异常频率,提出一种改进的过零检测算法,可有效应对电网电压异常时的频率检测。所提出的锁相方法无需参数设计且结构简单、响应速度快,在异常电网环境下具有较强的鲁棒性,仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。     

改进型解耦自适应复数滤波器锁相环

为了消除因三相电压不对称、频率突变、相位突变、注入谐波等不平衡电网环境对传统锁相方法的影响,提出一种准确锁定基波正序电压频率以及相位的方法。介绍静止坐标系锁相环(αβ-PLL)的基本结构,分析静止坐标系锁相环工作的基本原理。基于此,引入具有极性选择性的正、负序一阶复数滤波器,通过改进滤波结构、合理选择其参数,在αβ坐标系下实现了正序基波电压的准确提取。仿真结果表明,该方法能更快速准确的检测基波正序电压的幅值、频率及相位。