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。     

基于嵌入式技术的电网同步正弦波发生装置研究

本文提出一种基于嵌入式技术的,与电网电压同步的正弦波电路。通过单片机的计数器功能,检测周期信号过零点时刻来计算周期信号的周期,并根据获得的周期信息控制DA输出相同周期的正弦波信号。文中介绍了单片机程序设计思路,研究了该装置的原理,并进行了信号稳定性与相位跟随能力实验。实验结果表明：该正弦基准电路具有输出电压与电网电压同步、幅值可调且不受电网电压波动影响等优点,可用于硬件和软件谐波检测的参考波形。     

直流分量对正弦幅值积分器同步信号检测方法的影响及其抑制方法

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的确准检测,正弦幅值积分器锁频环(frequency-locked loop based on sinusoidal amplitude integrator,SAI-FLL)是一种结构简单、性能良好的同步信号检测方法。文中首先分析了当输入信号含有直流分量时,正弦幅值积分器锁频环的性能,分析结果表明,输入直流分量会在正序幅值和频率信号中产生工频波动,负序幅值中还会产生附加直流分量。文中提出一种抑制直流分量影响的方法,该方法将直流分量作为频率为零的交流分量,利用正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的选频特性,形成统一的SAI方法,控制结构简单。理论分析和实验结果都表明,文中提出的方法可以在电网不平衡和频率变化等情况下消除直流分量的影响,并快速准确地提取电网电压基波正负序分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。     

基于正交信号和延迟采样周期的电网序分量实时检测方法EI北大核心CSCD

随着我国新能源装机容量逐渐增加,电网稳定运行能力受到了巨大挑战。而新能源系统主动支撑电力系统运行技术的关键是在不对称电网环境下快速准确地检测电网序分量。据此,该文从数学上推导出一种基于正交信号和延时采样周期的序分量开环检测方法。首先,使用正交信号构造法在同步旋转坐标系下构建电网电压的正交信号,之后将电压延时采样信号、电网电压及其正交信号使用提出的数学运算规则,实现快速准确地提取序分量。其次,为了消除检测方法在动态响应时间内造成的波动,提出一种计算误差规避方法,通过判断电网电压信号实时状态来规避计算误差。当电网电压不对称时,该方法可实现快速精确地提取正、负序分量的幅值和相位,动态响应时间小于3ms。最后,仿真实验结果证明了所提出方法的正确性和实用性。该方法具有响应速度快、精度高、易于实现的特点,为新能源系统主动支撑电网提供了保障。     

电网电压不对称时锁频环同步信号检测方法的动态性能

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的准确检测。针对锁频环同步信号检测方法,文中分析了锁频环在电网电压不对称时的动态性能。采用平均理论对锁频环进行线性化处理,简化为一阶系统,准确地计算出频率检测响应时间常数。结果表明,锁频环的动态性能不仅与电网电压正序分量幅值相关,还与电网电压负序分量幅值相关。提出了一种锁频环的归一化频率自适应方法,并与现有方法进行了比较,发现该方法的频率检测响应较好,能准确获取正、负序幅值与相位信息。仿真和实验结果验证了文中对锁频环动态性能分析的正确性,同时也验证了文中提出的归一化方法的有效性。     

汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法

在非同步采样情况下,利用快速傅里叶变换(FFT)进行电力系统谐波分析时,会带来频谱泄漏现象和栅栏效应,影响了信号的量测精度.为此,提出了一种汉宁双窗全相位FFT三谱线插值检测谐波算法.该算法原理是:在汉宁双窗全相位FFT分析的基础上,利用基波频点附近的3条相邻谱线幅值作比,计算出频率校正量,并由此估计出谐波信号的幅值;然后,结合全相位FFT分析的相位不变性,将采样点处幅值最大的谱线相位作为信号的初相.仿真实验表明,与其他插值算法相比,该算法可以更有效地降低谐波参数检测误差,减少白噪声干扰的影响.     

采用正弦幅值积分器的单同步参考坐标系同步信号检测方法

三相并网变流器的控制需要提取电网电压同步信号,实现正、负序分量的分离。在电网电压不对称工况下,由于电压负序分量的影响,传统的单同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)性能受到影响。本文通过对不对称工况下SRF-PLL的性能分析,提出了一种基于正弦幅值积分器锁相环(SAI-PLL)的单同步参考坐标系正、负序分量分离方法。该方法利用正弦幅值积分器(SAI)消除了基波负序分量对正序分量提取的影响,并可同时实现负序分量的提取。详细介绍了SAI-PLL方法的工作原理,并建立了数学模型,讨论了相关参数的选取。与其他方法进行了比较,结果表明本文提出的方法在性能上具有一定的优势。仿真和实验结果均表明,所提出的方法能够消除电网不对称/畸变工况对同步检测的影响,准确快速地提取电网同步信号。     

一种基于电网电压不平衡的软件锁相方法

提出一种电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压信号的检测方法,通过三相电网电压进行微分运算来构造线性方程组,并利用交流遗忘积分算法对分离信号进行滤波,快速准确地得到了不平衡电网电压中的正、负序基波分量的幅值与相位信息,从而使控制系统具备了良好的动态性能。实验表明了软件锁相方法的有效性。     

基于EMAF的新型电力系统电压畸变工况下并网逆变器快速锁相方法

为了提高新型电力系统电压畸变工况下电压信号同步相位的检测精度,提出了一种基于增强型滑动平均滤波（EMAF）算法的快速锁相算法。首先使用dq旋转坐标变换获得直流电压信号;然后利用EMAF算法滤除谐波、负序分量及噪声;最后,通过数学推导公式获得并网同步信息,实现并网逆变器的高性能控制。该算法无需复杂的锁相闭环回路,即可实现同步相位和电压幅值的快速检测,消除电网电压幅值、相位和频率跳变对正序分量提取的影响,具有较强的适应新型电力系统畸变环境的能力。仿真结果验证了所提算法的正确性和有效性。     

两相静止坐标系下消除不对称和谐波影响的同步信号提取方法

三相并网变流器可以在同步旋转坐标系下,也可以在两相静止坐标系下进行控制。无论在哪一种坐标系下进行控制,都需要能够快速准确地提取出电网同步信号。为了满足两相静止坐标系下变流器的控制需求,文中将正弦幅值积分器应用于两相静止坐标系下的同步信号提取。通过对在不对称和含有谐波情况下的输入电压进行矢量描述,提出采用多通道正弦幅值积分器的同步信号检测方法,可以消除负序分量和谐波分量的影响,而且无需进行正负序分离就可以直接得到正序分量和负序分量的幅值和相位信息。文中建立了多通道正弦幅值积分器同步信号提取方法的数学模型,揭示了同步信号提取的机理并讨论了反馈参数的选取原则。通过构造频率自适应算法,克服了电源频率变化对同步信号提取的影响。理论分析和实验结果都表明所提出的同步信号提取方法可以在电源频率变化、不对称以及含有谐波的情况下快速准确出提取出正负序分量的幅值和相位信号。     

A Comparative Performance Evaluation of Extended AANF with Different Parameter Estimation Techniques for Renewable Energy Integration

This paper presents real time performance evaluation of three phase extension of an amplitude adaptive notch filter (AANF) for online estimation of frequency, amplitude, and sequence components of the input grid voltage signal. The performance of an extended AANF is compared with conventional synchronous reference frame-phase lock loop (SRF-PLL), enhanced phase lock loop (EPLL), and existing adaptive notch filter (ANF). Comparative analysis has been carried out based on their ability in extracting frequency and amplitude of input grid voltage signal under balanced and unbalanced voltage sag/swell, frequency shift and distorted grid condition. Three phase AANF method provides high degree of accuracy than SRF-PLL, EPLL, and ANF in extracting appropriate signal information for unbalanced and harmonically distorted grid condition. The important feature of this method is its amplitude adaptability, which improves its speed of response and accuracy when grid signal is of variable amplitude. OPAL-RT’s (OP4500) real time controller with an in-built Xilinx Kintex-7 FPGA processor is used for real time implementation. Experimental results validate fast and accurate performance of an extended AANF in extracting frequency, amplitude, and sequence components of the utility grid voltage signal, which can be further used for performance improvement of grid connected renewable energy systems, custom power devices, and flexible ac transmission systems (FACTS) devices.     

基于Lagrange插值频率估计的数字电能计量算法

传统电能计量系统中电网电压/电流波形信号的采集由电子式电能表完成,电能表内部设计了频率跟踪电路,在电网频率出现波动的情况下能同步采样,电能计量误差小。在数字电能计量系统中电网波形的采集由电子式互感器或合并单元的A/D采样模块完成,由于电子式互感器或合并单元采集后到的电网波形信号需要组帧传输给后续不同的数字化设备使用,其采用固定的采样频率,所以,在电网频率出现波动的情况下,不能实时跟踪电网频率而改变采样频率实现同步采样,电能计量误差大,因此,为减小在频率波动条件下的电能计量误差,提出一种数字电能计量新算法,该方法利用三次拉格朗日(Lagrange)插值算法提取出电网基波频率,并利用离散傅里叶变换(DFT)算法的栅栏效应进行波形成分提取,实现电能计算,该方法实现简单,通过实验仿真验证了其电能计量误差小,具有实用价值。     

二阶广义积分单相电网电压锁相方法实验研究

并网型电力电子变流设备需要精确检测电网电压的相位实现同步。同步旋转坐标方法是一种针对三相电网电压优良锁相方案,基于二阶广义积分方法构造一虚拟正交信号,能将同步旋转坐标方法扩展至单相电网锁相。分析了控制流程,参数选择,以DSP F28335为控制核心的实验平台实现算法,得出电网电压幅值突变、频率突变、谐波情况下的响应结果,验证了方法的正确性。     

基于小波分析的电压闪变信号拟同步检波的峰值比较法

提出了用小波分析的峰值比较法和拟同步检波的电压闪变信号检测新方法。该方法用软件来模拟硬件的同步检波,大大地减少了投资成本;用小波子带滤波器代替传统的低通滤波器,不仅能够对电压闪变信号进行不失真的包络检测,且能够检测出电压闪变信号发生的时间、频率以及幅值。仿真结果表明,该方法对电压闪变信号检测和时频分析性能良好,特别适用于突变的、非平稳的电压波动与闪变信号的检测。     

三相四开关并联型有源电力滤波器的指令电流确定方法

该文提供一种低成本的三相四开关并联型有源电力滤波器以适用于中、低压系统同时进行谐波电流抑制和无功功率补偿。通过对该三相四开关并联型有源电力滤波器工作原理的分析,采用直接将期望得到的电网正序基波电流作为该三相四开关并联型有源电力滤波器指令电流信号的控制方法。为保证在电网电压不平衡和电网出现短时故障等情况下,三相四开关并联型有源电力滤波器仍能安全有效的工作,引入正序基波电流幅值校正环节和正序基波电压相角检测器;为实现直流侧中点电压平衡,采用一种基于比例控制算法的直流侧电压偏置补偿器。相关的仿真与实验结果均证明该指令电流确定方法的可行性和有效性。     

基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法*

针对电网直流分量和高次谐波对谐波电流检测精度的影响,提出了一种基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法。该算法在传统ip-iq法的结构上加入了改进型SOGI滤波环节,有效滤除了输入信号中的直流分量同时还抑制了高次谐波,改进型SOGI的锁相环在电网电压含高次谐波和直流分量的情况下能提供稳定的电网电压频率,从而能够更准确检测出谐波电流。仿真算例对比分析了传统ip-iq法和基于一般SOGI的ip-iq法,验证了文中提出的谐波检测方法在电网含直流分量和高次谐波时的有效性和可靠性。     

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。     

自适应带通滤波器分序算法的幅相检测方法

针对电网异常时,很多现有方法不能有效地检测出电网幅值和相位,为有效地检测电网异常时电网电压的幅值和相位,提出了基于自适应带通滤波器的分序算法,用该分序算法提取电网正序基波电压,正序基波电压被变换到旋转坐标系中后,分析了正序基波电压的幅值和电网相位之间的关系,据此建立了幅相检测系统的数学模型和控制模型,用根轨迹法分析了幅相检测系统的稳定性和稳定裕度。为了有效提高了相位检测精度和缩短系统的暂态过程,在控制结构中,把电网正序电压的q轴分量直接前馈。仿真和实验结果表明,提出检测方法能有效地检测电压异常时电网的幅值和相位,并且检测系统的暂态过程缩短到0.01 s以内。     

基于延迟小角度法和自适应复合形态滤波器的 电压暂降检测方法

针对当前现代电网建设电压暂降故障频发和传统电压暂降检测算法准确性和快速性不足的问题,提出一种电压暂降检测新方法。单相电压首先经过自适应复合形态滤波器进行最优尺度滤波处理,再延迟一个小角度构造相互垂直且正交的αβ两相电压,经过αβ-dq变换得到电压暂降幅值、相位跳变和持续时间等特征量。在Matlab/Simulink中搭建新型电压暂降检测算法仿真模型,与传统滤波算法和电压暂降检测算法进行了对比分析。基于TMS320F28069DSP处理器设计了高速的数据采集与处理电路,搭建了电压暂降检测平台,对所提方法进行了工程验证。仿真结果表明所提方法在电网谐波噪声干扰、电压暂降、相位跳变等工况下具有较高的准确性及灵敏度,实测系统总体响应时间小于5 ms,所提方法可行有效。     

基于曲线拟合法的新型定制电力设备快速检测算法

定制电力配套设备的运用可有效地补偿电压暂降和瞬时断电,其研究开发过程中遇到的一大难题是:寻求快速算法,以便在3ms以内检测出电压暂降和瞬时断电。在分析常规保护用检测算法如有效值计算法、缺损电压法、辨别导数算法、三相d-q分解法、利用单相电压延迟60°构造三相虚拟电压d-q变换法和利用求导数法构造三相虚拟电压d-q变换法的优缺点基础上,提出了基于曲线拟合法的快速检测算法。通过研究两采样值积曲线拟合法、三采样值积曲线拟合法的优缺点,比较曲线拟合法与前面提到的检测算法,并比较两采样值积曲线拟合法与三采样值积曲线拟合法,得出两采样值积曲线拟合法更适合于在定制电力配套设备中运用。基于DSP仿真器上编程仿真,分析得到的各种检测算法处理电压暂降的结果波形,证实了该观点。