谐波畸变下一种快速单相锁相环技术

锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)作为逆变器并网运行的核心技术之一,为了应对电网在谐波畸变的情况下而形成的非理想电压,提高单相并网逆变器锁相环的工作性能,本文提出了一种基于前置滑动平均滤波器(Moving Average Filer,MAF)的单相锁相环。该单相锁相环采用二阶广义积分(Second Order Generalized Integrator,SOGI)算法作为单相锁相环的正交信号发生器(Orthogonal Signal Generation,OSG),并在其引入一个简易的锁频环(Frequency-Locked Loop,FLL)以自适应电网频率;最后在同步旋转坐标系下捕获电网电压的频率和相位信息,实现无静差同步跟踪。仿真结果表明,本文所提出的单相锁相环结构在谐波畸变的电网环境下,能准确快速地跟踪电网基波电压相位,验证了该方法的可行性。     

单相三电平脉冲整流器无锁相环直接功率控制

以单相三电平脉冲整流器为研究对象,以取消网侧电压锁相环,实现有功和无功功率解耦控制为目的,首先,建立单相三电平脉冲整流器数学模型。其次,根据有功和无功功率定义,提出一种单相无锁相环(phase-locked loop,PLL)瞬时功率计算方法,并给出详细证明过程,在此基础上,提出一种频率补偿算法,以实现无锁相环非同步旋转坐标系坐标变换。然后,分析了基于功率前馈解耦的PI控制与内嵌中点电位平衡的单相三电平空间矢量调制(space vector pulse width modulation,SVPWM)相结合的单相三电平脉冲整流器控制策略。最后,对所提出的无锁相环直接功率控制与SVPWM算法进行了计算机仿真和半实物实验验证,仿真和实验结果都验证了该算法的正确性和有效性。     

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。     

基于随机滤波器算法的电力信号同步相位获取

文中提出了基于两种典型的随机滤波器,即卡尔曼滤波器(Kalman filter)和递推最小方差滤波器(Weighted Least-Squares Estimation Filter,WLSE filter)的电力信号同步相位获取算法。首先建立了包含干燥声的单相和三相信号的数学模型,接着详细论述了Kalman filter和WLSE filter原理和提取同步相位的应用步骤。基于卡尔曼滤波器的单相同步信号获取算法能抑制噪声和干扰,基于递推最小方差滤波器能准确获取三相不平衡信号的正序和负序直流分量,以及正序分量的同步相位。最后,大量的仿真证明,基于随机滤波器的同步相位获取方法,在干扰等情况下能准确和快速的获取同步相位,和常规的锁相环方法相比,有一定的优越性。     

一种改进的基于DFT鉴相的单相锁相环方法

为了改善基于DFT(Discrete Fourier Transform,DFT)鉴相单相锁相环方法的锁相速度和提高其在电网频率变化时的锁相精度,文章在常规基于DFT鉴相单相锁相环基础上进行了两点改进。一是减少锁相环中前向积分环节,PI调节器输出直接作为相位误差信号;二是增加电压频率跟踪环节,进而调节系统采样频率,实现同步采样。仿真和实验结果验证此改进方法的有效性。     

基于双同步旋转坐标的单/三相通用锁相算法设计

提出了一种新型单相/三相通用锁相环算法。该算法将单相电压、三相电压统一视为三相不平衡信号,在双dq同步旋转坐标系上进行投影,利用二倍频分量提取网络来实现正序信号、负序信号的快速解耦,有效提高了锁相环低通滤波器的截止频率;同时,利用正序直流d/q比值作为锁相环反馈量,克服了交流母线电压幅值变化的影响;同时还介绍了算法的结构和原理,建立了锁相环传递函数。考察了锁相环传递函数的零极点分布,分析了采样周期、低通滤波器截止频率对锁相性能的影响。最后,进行了仿真和实验,证明了该算法的有效性。     

基于改进瞬时无功理论的单相锁相环

对基于瞬时无功理论的单相锁相环进行了分析,在此基础上将改进瞬时无功理论应用在单相锁相环中.该锁相环采用滞后90°的方法在单相系统中构造出虚拟的两相电压和电流,同时将瞬时功率作为给定,通过PI环节的调节作用达到锁相的目的.仿真和实验结果均验证了该算法可以有效提高锁相精度并对电压畸变有较强的抑制作用,因此适用于实际的单相系统.     

电网基波无静差正交正弦波观测技术

快速准确地获取电网相位、频率等信息,对并网逆变器控制具有重要意义。在单相并网系统中,由于缺少与电网电压相互正交的正弦量,无法直接构建基于同步旋转坐标系的同步锁相环来获取电网相位信息。对此,提出一种无静差的正交正弦波观测器技术,可以无静差地提取电网基波和与电网基波相互正交的正弦量,并以此构建单相同步锁相环,实验验证了该方法的有效性。     

同相牵引供电系统中频率变化对电流检测方法的研究

传统的三角函数正交法与基于瞬时无功功率理论的单相电流检测法尽管能快速检测出负载的基波有功电流,但都需要用到单相锁相环和低通滤波器。而锁相环与滤波器特有的相位延时,特别是单相锁相环锁定电压源时会产生初期的相位偏差,加上上述检测方法是基于电力系统中频率不变的情况下,没有考虑频率变化对锁相环的影响。故在实际应用中单相锁相环对电源电压的锁定会产生更严重的相位偏差,使检测到的基波有功电流与基波无功电流准确性大大降低。基于上述问题,提出了一种基于Scott平衡变压器结合平衡变换装置的同相牵引供电系统模式下,结合均值滤波器的快速响应能力,与加法器、乘法器等器件得到同步电压源的单位正余弦信号,用来代替传统的单相锁相环。改进型的电流检测方法能在频率变化时快速准确锁定要跟踪的电压源,使后期检测的基波有功电流与基波无功电流更加准确。理论与仿真验证了该检测方法的优越性与可行性。     

弱电网下单相并网逆变器延时锁相环的鲁棒控制及优化方法

单相并网逆变器中,基于延时的锁相环是一种常用的公共耦合点电压相位同步方法。然而,在电网阻抗较大时,采用延时锁相环的并网逆变器电流谐波可能增加,系统可能出现不稳定。目前,虽然已有部分文献对此现象进行了解释,但是仍少有可解决延时锁相环对系统性能不利影响的有效方法。因此,该文旨在对传统基于延时的锁相环进行优化以提高鲁棒性。首先,通过对逆变器输出阻抗进行建模,解释基于延时的锁相环在弱电网下导致系统性能恶化的原因。然后,提出一种基于延时的锁相环的优化控制及设计方法,以提高逆变器在弱电网下的鲁棒性。对比实验表明,即使在高电网阻抗下,采用改进方法的单相并网逆变器系统仍然可以实现高质量的进网电流输出。     

一种新型的单相并网系统锁相环

电网电压的相角、频率对并网逆变器而言是最基本的信息.准确快速地跟踪电网电压是并网控制系统稳定运行的保障.在单相并网逆变器中,常规的过零点检测锁相方法往往对电网电压畸变或扰动敏感,使得锁相环处于不稳定状态,从而导致并网逆变系统性能降低,甚至不能正常工作.针对此问题,分析了基于同步旋转坐标变换的锁相环原理,并将这种锁相策略...     

电压不平衡时风电系统中基于双同步变换的锁相环设计

快速准确地锁定正序基波电压分量的相位和频率是保证风力发电系统中网侧变换器、静止无功补偿装置安全可靠运行的基础.针对基于单dq坐标变换的锁相环在电压不平衡和畸变时动态过程较差等问题,提出一种基于解耦双同步参考坐标变换的锁相环设计方法,通过双dq变换和解耦计算检测出不平衡电网电压中正序分量和负序分量,从而消除电压不平衡的影响.在电压不平衡、电压畸变、频率突变和单相接地情况下进行了仿真和实验研究,结果验证了所提方法的正确性和有效性.     

基于滑模观测器与SPLL的PMSG无传感器控制

实现永磁同步发电机矢量控制的前提在于电机转速与转子位置信息的准确获取.为此,提出一种基于滑模观测器与软件锁相环的无传感器方法,该方法直接在转子同步旋转d-q坐标系中采用滑模观测器估计电机感应电动势,再将估计出的感应电动势作为软件锁相环输入进行转速与转子位置的估计.分析、推导出了感应电动势滑模观测器与软件锁相环的数学模型...     

兆瓦级永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法研究

针对兆瓦级永磁同步风力发电直驱系统应用,提出一种基于锁相环模型和模型参考自适应原理的永磁同步风力发电机无速度传感器矢量控制方法.该方法采用软件锁相环模型锁相定子电压,并以此为基础,根据模型参考自适应原理,建立转子位置定向调节器,实现矢量控制坐标系的准确定向.应用所提方案于兆瓦级永磁同步风力发电机的矢量控制系统,实验结果表明,在电机可能运行的速度范围内,该算法工程实现较简单、系统鲁棒性强,动态响应快,从而验证了所提控制算法的正确性和可行性.     

5G NR下行链路信号同步算法研究

针对5G移动通信物理层调制质量测试需求,研究了适用于信号分析仪的5G NR下行链路信号两种同步方法。第1种同步方法为是基于同步广播块的同步方法,该方法通过对同步广播块进行主同步信号、辅同步信号搜索实现同步广播块时频位置确定,然后利用同步广播块解调参考信号通过对半帧号及同步广播块索引参数进行盲检实现该同步广播块帧内序号的确定。基于同步广播块时频位置及其在帧内序号便可以实现帧起始位置的确定。第2种同步方法为利用数据信道循环前缀的同步方法,其首先利用循环前缀实现半子帧起始位置确定,然后通过盲检数据信道解调参考信号参数实现OFDM符号索引及时隙号确定。基于半子帧起始位置、OFDM符号索引及时隙号同样实现了帧起始位置的确定。最后经过采集数据验证了所提算法可有效实现5G NR下行链路信号的同步。     

一种基于自适应滤波器的新型单相锁相环技术

单相锁相环(SPLL)是电力系统中的重要组成元件,本文提出一种新型的基于自适应滤波器的SPLL,说明了利用基于最小均方算法的自适应滤波器产生正交信号的工作原理,并提出了一种可以实现前级正交信号产生模块和后级锁相模块解耦控制的新型SPLL结构。因为前级模块与后级模块的解耦可以大大增加比例积分(PI)控制器的带宽,所以所提出的新型锁相环可以获得比传统单相锁相环更好的动态性能。实验结果验证了新结构的可行性。     

基于同步旋转变换及DFT的SVG指令电流检测法

为使静止无功发生器(Static Var Generator,SVG)具备无功、谐波及不对称电流综合补偿能力,提出了一种基于同步旋转坐标变换及离散傅立叶变换(Discrete Fourier Transform,DFT)的SVG指令电流检测方法。该方法通过在同步旋转坐标系下进行递归离散傅立叶变换,能够实时检测出负载电流中的无功分量、不对称分量以及特征谐波。利用该方法只用一个控制器就能同时对两种特征谐波分量进行补偿,相对于其他方法运算量大大减小,便于工程实现。仿真和实验验证证明了该方法的有效性。     

Fixed-switching-frequency DTC control for PM synchronous machine with minimum torque ripples

In this paper, fixed-frequency direct torque control (DTC) of a permanent magnet synchronous motor (PMSM) is presented. In this method, the stator voltage vector is generated according to the increase stator flux components in the stationary frame ( , ). A control algorithm based on predictive control to reduce the effect of the computing time on the stator flux vector position is also presented. The implementation of this method in the case of a PMSM, which is done without hysteresis regulators, is simple and does not require any filter. Simulation and experimental results show that the proposed method reduces the torque ripple while achieving a good dynamic response.     

配电静止同步补偿器的补偿电流检测方法

配电静止同步补偿器(distribution static synchronous compensator,DSTATCOM)用于负荷补偿时,补偿电流指令信号的检测环节对其补偿性能有着重要的影响。该文提出了一种基于同步旋转坐标变换的谐波、无功和负序电流综合检测方法。该方法利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统,然后以对称三相电压形成的合成矢量作为同步旋转坐标系中的 轴,将负荷电流矢量投影到电网电压矢量上,通过低通滤波器后便可得到要检测的补偿电流指令信号。与传统的同步旋转坐标变换法相比较,该方法计算简单,且在电网电压不对称条件下,仍能很好地检测出负荷电流中的谐波、无功和负序分量,满足DSTATCOM负荷补偿的要求。同时还根据功率平衡准则对文中所提检测方法的原理进行了简单的分析。理论分析和仿真结果证明了该文所提检测方法的正确性和有效性。     

电压畸变条件下静止无功补偿器同步方法研究

提出一种用于静止无功补偿器(SVC)控制的电压同步方法,即基于序分量的同步坐标轴锁相环(SBSRF-PLL)方法.该方法通过坐标变换,获取了电网三相电压相对于锁相环的角度,故能够完全消除传统同步坐标轴锁相环的锁相误差.在电网电压存在谐波、不平衡、频率变化等畸变情况下,采用SBSRF-PLL方法能够快速、准确地跟踪电压正...