电网电压不平衡和谐波畸变下新型并网锁相环设计

针对日益增加的分布式能源并网,旨在设计一种新型的锁相环(PLL),以克服主流PLL在电网电压不平衡和谐波畸变下难以精确地锁定电压频率和相位的不足。由于电压不平衡静止坐标系下电压正负序交流分量存在耦合关系,采用交叉解耦双复系数滤波器(DCCF)结构提取和分离电压正负序分量。利用多变量滤波器(MVF)对输入电压基波正序分量幅值无衰减、零相移特性,将MVF结构引入交叉解耦DCCF结构中,设计一种新型的PLL结构,以增强在高谐波畸变下的滤波能力。最后进行Matlab/Simulink仿真,证明所提出的PLL在电压不平衡、电压频率阶跃和相角跳变下能够快速精确地锁定频率和相位,且比双复系数滤波器锁相环(DCCF-PLL)具有更好的滤波能力。     

基于解耦的双同步坐标系的三相锁相环设计

快速准确地跟踪电网电压是并网变换器稳定运行的保障。针对传统锁相环在电网电压畸变或不平衡下,不能实时并精确检测出基波正序分量幅值和相位的问题,提出了一种基于解耦的双同步坐标系(DDSRF)的三相锁相环设计方法,该方法通过引入解耦的双同步坐标系分离出基波正序分量,实现了基波正序分量的精确检测。仿真结果表明该三相锁相环能够在电网不平衡和畸变时快速准确地检测出电网电压基波正序分量的幅值和相位。     

电网严重畸变情况下的锁相策略研究

针对传统三相软件锁相环PLL(phase-locked loop)在电网电压同时含有较低次谐波分量和负序分量等严重畸变情况下不能完成精准锁相的问题,提出基于滑动离散傅里叶变换DFT(discrete Fourier transform)滤波原理的新型三相软件PLL。滑动DFT算法可以准确地从含有各次谐波的电网电压中提取单位基波信息,再结合基于延时信号对消的基波正负序分量分离方法提取出基波中的正序分量,最后采用同步参考坐标系锁相环SRF-PLL(synchronous reference frame phase locked loop)得到基波正序相位信息。结果表明,新型锁相环在电网电压同时处于不平衡、含有高次谐波和低次谐波以及直流分量的情况下均能够完成精准的锁相。     

不平衡畸变电网电压下的谐波检测

此处分析了三相四线制有源电力滤波器(APF)基于佛布迪(FBD)的谐波电流检测算法,针对它在不平衡畸变电网电压下的不足,提出一种改进的谐波电流检测算法。该方法利用三角函数矩阵与电网电压运算,得到基波正序电压,再基于单同步坐标系软件锁相环(PLL)实时跟踪基波正序电压的相位,进而快速求取谐波指令电流。仿真分析和实验结果验证了该方法的检测结果不受电网电压不平衡和畸变影响。     

基于软件锁相环的电网电压实时检测的研究

针对软件锁相环的特点及应用,提出一种能实时准确获得电网电压的相位和频率信息的软件锁相环(SPLL)的设计方法,该方法从三相电压空间矢量上分离出基波正序负序及谐波分量,采用闭环SPLL控制模型实时跟踪电网正序电压相角,适用在三相电力系统电压平衡、不平衡或电压畸变情况下的电压实时检测。本文引入空间矢量分离与同步坐标变换结合的方法,通过频域线性化建模来设计SPLL控制器结构与参数。最后给出了在Matlab环境下仿真三相电压对称、不对称及畸变且不对称的三种情况下的SPLL跟踪特性曲线,结果表明该模型能有效获取电网电压实时信息。     

风力发电系统中电网同步改进型锁相环设计

针对风力发电系统中电力电子变流器同步信号检测中所存在的问题,提出了一种结合单相锁相环(MPLL)、正序电压计算单元和同步参考坐标变换锁相环(SRF PLL)的改进型锁相环设计方法。该方法采用2个MPLL来检测电网电压的α和β分量及其移相90°的电压信号,采用正序电压计算单元来检测正序电压分量,经SRF PLL锁定正序电压的相位,从而消除电压不平衡对检测结果的影响。且MPLL和SRF PLL的2次滤波对谐波有较强的抑制作用。此外,根据改进型锁相环的结构模型导出了正序电压分量检测的运算关系,进行了SRF PLL锁相环的控制器参数设计,给出了MPLL参数的系统化设计方法。仿真和实验结果表明,在电压不平衡、电压畸变、频率突变和单相接地情况下,所设计的锁相环均能够快速准确地锁定正序电压基波分量的相位,为风力发电系统控制提供可靠基准。     

电网非理想情况下的同步锁相技术

电网电压同步锁相是并网逆变系统的关键技术之一,当电网电压出现不平衡时,同步旋转坐标系d,q轴上含有二倍频分量,导致传统同步锁相技术不能准确检测出电网基波正序电压相位信息。在分析d,q轴二倍频分量产生原因的基础上,提出将q轴分量通过FIR滤波器移相90。后注入d轴来消除二倍频分量的影响,从而获得理想的电网基波正序电压相位信息。分析所提锁相环(PLL)的工作原理,给出其实现方法,探讨该方法在单相系统中的应用,并通过合理设计PLL控制参数来抑制谐波对PLL性能的影响。仿真和实验表明,该方法在电网电压不平衡、频率变化、单相系统及电网电压畸变情况下,能准确检测出电网基波正序电压的相位。     

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。     

复杂电网工况下基于CDSOGI-SPLL的电网电压同步方法

传统锁相环技术在三相电网电压含有直流分量、发生不对称故障以及严重畸变条件下,其检测精度受到直流分量、负序分量及谐波分量的干扰,将不能准确跟踪电网电压频率和相位。针对这一问题,提出一种将相序解耦谐振(SDR)控制器和改进的级联双二阶广义积分器软件锁相环(CDSOGI-SPLL)相结合的锁相方法。该方法首先利用SDR控制器将正负序分量进行分离,然后引入改进的级联双二阶广义积分器(CDSOGI)对正负序分量进行二次分离和谐波抑制,并消除直流分量对CDSOGI输出正交信号的影响。仿真和实验结果表明,在三相电网电压含有直流分量、不平衡和严重畸变情况下,所述方法可以实现电网电压同步信息的准确采集。     

三相电压不平衡时二阶广义积分器锁相环设计方法北大核心

为了解决有源电力滤波器(APF)在三相电压不平衡时的控制要求,快速准确获取电网电压基波正序分量的幅值、频率和相位信息至关重要。针对此问题提出了一种具有频率自适应性并能够实现正序分量信息提取的二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)的方法。通过仿真和实验结果证明了提出的方法能够在三相电压不平衡情况下能够快速准确提取电网电压正序分量的幅值、频率和相位信息,并且频率自适应性能良好。     

不理想电网下基于二阶广义积分的锁频环

三相AC/DC变流器广泛应用于中高功率场合,快速准确的相位同步检测是其控制的基础。然而由于电网电压存在不平衡和畸变的问题,电网电压检测和锁相角计算过程中会产生一定误差。因此,需要采用更高性能的锁相(频)环技术。这里针对可实现能量双向流动的三相AC/DC变流器,讨论了基于二阶广义积分(SOGI)的空间矢量脉宽调制(SVPWM)控制策略的可行性,分析了电网角频率与SOGI的给定谐振角频率出现偏差时的问题。针对这一问题,提出了一种基于SOGI的锁频环(SOGI-FLL)技术,给出了其在频域上的数学模型,并分析了其动态响应性能。与常规锁相环(PLL)相比,SOG-FLL能够快速精确地从不平衡和畸变的电网电压中分离出正序分量,仿真和实验结果验证了其可行性及动态性能。     

三相电压不平衡时二阶广义积分器锁相环设计方法

为了解决有源电力滤波器(APF)在三相电压不平衡时的控制要求,快速准确获取电网电压基波正序分量的幅值、频率和相位信息至关重要。针对此问题提出了一种具有频率自适应性并能够实现正序分量信息提取的二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)的方法。通过仿真和实验结果证明了提出的方法能够在三相电压不平衡情况下能够快速准确提取电网电压正序分量的幅值、频率和相位信息,并且频率自适应性能良好。     

基于GDSC-PFFC锁相的直驱风机改进控制策略

为保证直驱风机在系统电压不平衡时能正常工作,这里提出一种基于广义延时信号消除器及相位前馈补偿(GDSC-PFFC)的同步锁相环(PLL)控制结构,将系统电压经过GDSC可有效去除谐波对同步锁相的影响,并通过相位前馈环节补偿PLL闭环调节导致的相位滞后问题,在系统存在谐波和不平衡时能快速准确地检测出系统基波相位和频率。在此基础上提出直驱风机在电网电压不平衡时的正负序双电流解耦控制策略,并搭建试验平台,试验结果表明,该锁相算法在电压不平衡或畸变时均能准确快速地提取基波正序电压的幅值、相位和频率,同时改进控制策略能显著提高风机在电网电压不平衡时的适应能力。     

四桥臂三相四线制并联型APF-STATCOM

通过增加畸变相位闭环控制环节准确锁定基波正序电压初相角,提出了一种能在电网电压不平衡或畸变时准确检测出基波正序有功电流和无功电流的谐波和无功电流检测算法,且可直接适用于三相三线或四线系统;给出了一种能在电网电压不平衡或畸变时对基波正序无功功率进行独立补偿的解耦控制方案.基于所提检测方法及控制方案,四桥臂三相四线并联型APF-STATCOM能在电网电压不理想和负载不对称且非线性的条件下实现用同一原理同时实现谐波抑制、无功和负载不平衡补偿这几种功能.理论推导验证了所提检测方法的正确性,基于Matlab/Simulink的仿真结果证明了所提检测方法及控制方案的有效性,并且具有良好的动态特性和快捷的无功阶跃响应.     

四桥臂三相四线制并联型APF-STATCOM

通过增加畸变相位闭环控制环节准确锁定基波正序电压初相角,提出了一种能在电网电压不平衡或畸变时准确检测出基波正序有功电流和无功电流的谐波和无功电流检测算法,且可直接适用于三相三线或四线系统;给出了一种能在电网电压不平衡或畸变时对基波正序无功功率进行独立补偿的解耦控制方案。基于所提检测方法及控制方案,四桥臂三相四线并联型APF-STATCOM能在电网电压不理想和负载不对称且非线性的条件下实现用同一原理同时实现谐波抑制、无功和负载不平衡补偿这几种功能。理论推导验证了所提检测方法的正确性,基于Matlab/Simulink的仿真结果证明了所提检测方法及控制方案的有效性,并且具有良好的动态特性和快捷的无功阶跃响应。     

基于双dq坐标变换的三相电压锁相环的研究

提出了一种三相电压不平衡情况下,三相电压基波频率、正序电压分量和负序电压分量相位锁定方法。正序dq坐标变换时,负序电压分量将在dq轴电压分量上产生交流分量,导致基于dq坐标变换的三相电压锁相环存在误差;通过提取负序dq坐标变换中dq轴的直流电压分量,对正序dq坐标变换q轴电压分量进行补偿,从而准确快速锁定正序基波电压相位。通过负序dq坐标中d轴和q轴的直流电压分量检测负序电压初相角,锁定负序电压相位。仿真结果表明,该方法能够快速准确地锁定三相电源在不对称情况下的基波频率、正序电压相位和负序电压相位。     

三相并网系统的一种快速相位检测方法

在三相并网系统中,要求三相锁相环技术能够快速准确地检测电网电压相位信息,并且抗扰能力强、响应速度快。提出一种区别于传统的基于同步旋转坐标系三相并网系统锁相方法的相位检测方法,该方法通过分析三相电网电压的瞬时值在三相电压绝对值之和中所占的比值与相位角之间的关系,利用二者之间的对应关系,通过查表计算的方法直接求出当前实际的电网电压相位,能够快速、无延时地得出相位信息,且无需进行Park坐标变换。在电网电压不平衡及谐波含量较大导致电网电压畸变等异常情况下,电网电压中会含有负序以及谐波分量,传统锁相方法和该文所提锁相方法都无法精确地追踪相位信息,所以该文又通过采用双二阶广义积分器的方法提取电网电压的正序分量以及滤除低频谐波,然后将正序分量通过该文锁相方法计算得到相位信息。此相位检测方法操作简便、易于实现。最后,对所提相位检测方法进行了实验验证,并与传统方法进行了对比,证明了该方法的有效性。     

改进型混合PLL在矩阵整流器中的应用

分析了矩阵整流器的数字控制策略,针对电网三相不平衡时相位难以准确锁定的问题,基于两相静止α,β坐标系锁相环(PLL)技术,提出一种能够分离并跟踪两相静止α,β坐标系下网侧电压正序分量的改进型PLL算法,即延时信号消除αβ-PLL(DSC-αβ-PLL)。通过详细的理论分析和公式推导,结合仿真及实验对所提改进型PLL应用于矩阵整流器进行了验证。结果表明,该技术能够使矩阵整流器在三相不平衡故障下稳定、快速地跟踪并锁定电网的相位和频率信息,实现单位功率因数。     

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...     

静止同步补偿器补偿指令电流的改进检测方法

快速、精确地检测补偿电流是提高静止同步补偿器(DSTATCOM)补偿性能的重要环节之一。传统补偿电流检测在信号不对称及畸变情况下会引入测量误差。在总结了现有补偿电流方法的基础上提出了一种改进的无锁相环(PLL)电流检测方法。该方法通过三相正序电压计算以取代锁相环,解决了传统锁相环引入的相角误差,并引入均值滤波器以及反馈环节以减小延时。仿真结果验证了该改进检测方法的有效性。