A Novel Method for Calculating Positive and Negative Sequence Component in Rotating Frame

正负序提取在电能质量检测和电机矢量控制等工程问题中具有重要意义.本文提出基于旋转坐标系的三角函数法(TFM),进行正负序提取.首先,阐述了该方法的理论依据,给出几何解释;然后,提出了带低通滤波的TFM以适应三相交流量中谐波较重或突变较大的情况,同时提出了带锁相环的TFM以适应频率变化或相位测量精度要求较高的场合.最后,通过仿真对比和风力发电并网变流器控制中的应用,说明了本文所述方法既具有较高的稳态精度,也具有较快的动态响应速度.     

基于改进型自适应滤波器的正负序分解方法

针对分布式发电系统微电网并网的控制需求,文中介绍了一种三相电网电压信号正负序分量的提取方法,作为电网信号处理和同步的工具。基于多结构ANF的方法能够估计出电网信号的频率、振幅、基波及其正交分量等有用信息,利用基波及其正交分量信息能检测出电网中的正负序分量,但当电网信号的幅度或频率变化时,传统多结构ANF方法性能将降低。文中通过优化ANF的动态方程,提出一种改进的ANF结构,使其具有频率和幅值自适应性,并将改进后的多结构ANF用于电网信号正负序分量的提取。MATLAB仿真结果表明,该方案对电网信号中存在的电力系统干扰具有很高的抗干扰度,当三相电网信号不平衡时,其频率和幅度估计性能优于传统的多结构ANF正负序提取方法。     

电网不平衡时抑制有功功率二次波动的并网逆变器控制策略

当三相电网不平衡时,基于传统双闭环控制策略的并网逆变器将在直流侧和交流侧分别产生偶数次和奇数次谐波,有功功率大幅波动,系统性能恶化。针对上述问题,文中提出在正负序旋转坐标系下实现并网的控制策略。该控制策略基于电网不平衡下的并网逆变器数学模型以及功率波动形式,以抑制有功功率二次波动为控制目标,实现了对并网电流的有效控制。为了有效并快速地分离出正负序量,提出了一种瞬时正负序分离方法,该方法精度较高,且基本无延时。实验结果表明,该正负序分离方法是有效的,且该控制策略可有效抑制有功功率波动和电网电流谐波,改善系统稳态性能。     

动态电压恢复器的复合数字多变量状态空间反馈控制

在三相三线制系统中,动态电压恢复器面临的主要控制问题是不平衡暂降下对系统三相不平衡的补偿问题。通过正负序分量分解并在正负序坐标下进行建模和控制的方法虽能较好地抑制三相不平衡,但由于正负序分解带来的延迟具有较慢的动态响应速度。为此,文中提出了一种复合数字多变量状态空间反馈控制的方法。在检测到暂降发生并在之后的一段时间内采用单数字多变量状态空间反馈法进行控制,进入稳态时通过控制量的分解无缝地切换到双数字多变量状态空间反馈法,检测到暂降结束时再无缝地切换到单数字多变量状态空间反馈法。该方法同时实现了较快的动态响应速度和较高的稳态精度。实验结果证明了该控制方法的有效性和可行性。     

解耦多同步参考坐标系电网电压同步信号检测方法

在新能源发电并网中,并网变换器需根据电网运行状态实施相应的控制以保证其安全可靠运行。需要对电网电压的频率和相位实现快速准确的检测,同时还需要为变流器的并网运行提取出正负序分量。本文针对解耦双同步参考坐标系锁相环在谐波情况下频率检测结果和同步效果差的问题,提出了一种解耦多同步参考坐标系电网电压同步信号检测方法。该方法通过正负序dq轴系以及低次谐波的dq轴系分解,实现了多轴系dq分量的解耦,可以在电网电压不对称和含有谐波分量的情况下,快速提取出电网电压的频率和相位信息,同时还可得到正负序分量的dq轴变换结果。实验结果表明提出的方法在电网电压不对称、频率变化和含有多次谐波情况下均具有很好的同步效果。     

基于ANF-PLL的电网电压基波正负序分离方法

为了满足并网变流器在电网电压不对称情况下的控制需求,需要快速准确地提取出基波正负序分量的幅值和相位。在电网电压不对称时,负序分量会在同步参考坐标系锁相环(phase locked loop based on synchronization reference frame,SRF-PLL)的 dq 轴分量中产生2倍工频波动,影响基波分量和相位的提取结果。该文通过将自适应陷波器(adaptive notch filter,ANF)加入到同步参考坐标系锁相环的结构中,提出了一种能够实现正负序分量分离的自适应陷波器锁相环(phase locked loop with ANF,ANF-PLL)方法。该方法利用ANF陷波器的2个相互正交的输出量分别抵消电网电压dq轴分量中由于负序分量造成的2倍工频波动,以此消除了电网电压不对称对同步信号检测的影响,并且可以同时提取出基波负序分量的幅值和相位。与其它方法相比,该方法无需进行正负序解耦或瞬时对称分量分离,在单同步参考坐标系下实现了基波正负序分量的分离提取,结构更加简单,减少了计算量。实验结果表明,文中提出的方法能够在电网电压不对称与频率变化的情况下准确提取出基波正负序分量的幅值与相位,并且具有良好的动态性能。     

旋转坐标变换谐波检测与带通滤波器的比较

基于旋转坐标变换的谐波检测方法应用非常广泛，分析其频域特性对认识控制性能和设计调节器具有重要意义。本文借用通信系统的幅度调制理论解释旋转坐标变换，借鉴幅度调制的频率搬移特性推导了d-q谐波检测方法的频域分析模型。为进一步简化模型，本文将相量的正负序对称分量法拓展为正负序坐标系。基于旋转变换的谐波检测方法在正负序坐标系下的频域分析模型非常简单，相当于将d-q旋转坐标系下低通滤波器的频谱搬移50Hz，从而获得一个带通滤波器，因此，d-q谐波检测是用低通滤波器实现了带通滤波器。之后，本文将d-q谐波检测算法与常规的带通滤波器进行比较。仿真和实验证实了以上分析。     

三相四桥臂微网变流器在离网不平衡负载下的控制策略及其实现

因三相四桥臂变流器在不平衡系统应用中的优势,采用其作为微网变流器拓扑结构。为改善微网系统离网工况下带不平衡负载时的供电质量,提出了一种改进分序控制方法。采用基于广义二阶积分器的正负序分离方法提取负载电压的正负序分量,再将其变换至对应的旋转坐标系进行控制。在独立的零轴控制中,引入比例谐振调节器,增强零序电压的控制性能,简化控制算法。最后,对所提控制方法进行仿真与实验验证。结果表明,采用该控制方案的四桥臂变流器能够在负载不平衡的情况下维持输出电压的平衡,增强离网条件下的运行性能。     

改进对称瞬时分量法及其在双馈感应发电机负序电流抑制控制中的应用

电网电压不平衡时,传统对称分量法,会将电流检测量中的毛刺或高次谐波等干扰信号放大,导致使用对称分量算法分离正负序分量存在较大误差,从而影响基于正负分量法控制策略的控制效果,论文首先分析传统对称分量法在信号检测存在毛刺和谐波时的影响,提出改进的瞬时对称分量方法,改善正负序信号量分离的检测精度,并通过改变离散算法的计算步长,抑制毛刺干扰和谐波分量对正负序分量分离的干扰,提高正负序分量的分离精度,并抑制发电系统的整体谐波含量,论文最后建立了DFIG基于负序同步旋转轴系下的数学模型,研究了采用改进的瞬时对称分量法抑制DFIG负序电流的控制策略,并通过系统仿真,验证了论文所提出的改进瞬时对称分量法的正确性。     

直驱型风力发电变流器低压穿越控制策略研究

研究了直驱型风力发电变流器系统低压穿越控制策略。首先提出了一种对三相电量进行快速准确的正负序分离软件锁相环。在此基础上,为消除直流电压的二次谐波,采用正、负序双电流内环控制不对称运行控制策略。正负序分离软件锁相环采用了正负序级联延时信号消除法,能够实现对三相电压电流基波正负序分量在同步旋转坐标下的快速提取,并且通过选择不同的参数,可以滤除任何次数谐波的干扰。该方法无需采用滤波器,从而同时具备了稳态精确性和动态快速性。现场实验结果表明,该软件锁相环为三相并网型风力发电变流器在电网发生跌落及谐波畸变时提供了良好运行控制提供保障,正负序双电流内环不对称运行的控制策略保证了在电网电压不对称跌落时的正负序分离控制,消除了直流电压的二次谐波。     

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。     

一种序分量检测新方法

针对传统dq变换法在检测电网序分量时的不足,提出了一种新的序分量检测方法,该方法不仅适用于负载不对称系统,而且适用于电源电压不对称系统.在检测过程中,不需要采用锁相环(PLL)电路获得同步旋转角,有效消除了PLL延时带来的影响;也不需要进行三角函数计算,降低了算法的复杂度.仿真分析表明,本文所提出的方法在电源电压不对称和畸变时能有效检测出负载电流的正序、负序和畸变分量.     

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。     

基于空间矢量的基波正序、负序分量及谐波分量的实时检测方法

提出了一种新的0实时检测基波正序分量,基波负序分量和谐波分量的方法,该方法首先将三相瞬时值合成一个空间矢量,然后对所得矢量的实部和虚部分别进行滤波以滤去谐波分量。如果忽略滤波后残余的谐波分量,则滤波后的矢量可认为是由对应正序分量的逆时针方向旋转的矢量和对应负序分量的顺时针方向旋转的矢量合成,实时分解这两个矢量的方法为：将分解后的两个矢量根据所用滤波器的特性旋转一个适当的角度,可以完全补偿滤波所引起的相移,从而可以实时准确地分解出基波正序分量和基波负序分量,进而分解出谐波分量,仿真结果证明了所提方法的正确性和有效性。     

基于APF的特定次谐波补偿方案研究

以d-q坐标变换原理为理论基础,将坐标旋转角速度和旋转方向做适当修改,能分别检测出不平衡系统任意次谐波电流的正序和负序分量,以此提出了一种针对特定次谐波电流的检测方法。最后将检测到的正、负、零序分量相加,得到需检测的任意次谐波电流。经分析和实验,证明了该方法的正确性。     

基于解耦双同步坐标变换的三相锁相环研究

提出了一种三相电压在三相电压不对称、频率突变、相位突变、注入谐波等不平衡情况下,准确锁定基波正序电压频率以及相位的方法。正(负)序同步坐标变换后,将产生二倍频交流分量,这个分量可以看作是由负(正)序电压分量导致的。通过提取负(正)序同步坐标变换下的直流分量,对正(负)序同步坐标变换下的二倍频交流分量进行补偿,构建了正负序解耦模块;同时,合理设计低通滤波器,滤除高次谐波分量,从而准确提取出了三相不平衡电压的正序基波分量。仿真结果表明,该方法能更快速准确的锁定基波正序电压的频率及相位。     

三相四桥臂逆变器输出电压负序分量抑制研究

与其它拓扑类型的三相四线逆变器相比,三相四桥臂逆变器具有电路形式简单,体积小,电压利用率高等突出优点,并通过增加第四桥臂,使其具有带不平衡负载的能力.然而由不平衡负载引起的三相不平衡电流会导致输出电压中含有负序分量和零序分量,对此可以采用两组PI控制器来实现输出电压控制.一组基于逆时针旋转坐标系的PI控制器用于调节正序电压分量,另一组基于顺时针旋转坐标系的PI控制器用于消除负序电压分量的影响.在此,提出并分析了一种基于两组旋转坐标系的三相四桥臂逆变器双闭环PI控制器设计方案,在此基础上设计了一台5kVA样机,并通过了实验验证.     

电网电压不平衡下交直流混合微电网互联接口变换器分数阶滑模控制策略

针对并网型交直流混合微电网交流侧电压不平衡时会产生交流电流负序分量导致直流母线电压二倍频脉动的问题,提出了一种直流侧母线电压分数阶滑模控制以及交流侧负序电流抑制方法。首先,基于同步旋转坐标系下电网电压不平衡时交直流混合微电网互联接口变换器的数学模型,设计电压外环变结构滑模控制器。然后,根据电压不平衡时互联接口变换器的功率传输特性,提取交流侧三相电压的正序分量,得到交流侧负序电流抑制指令。接着,采用分数阶滑模趋近律设计内环电流解耦控制器,并利用李雅普诺夫函数进行稳定性校验。最后,基于Matlab/Simulink搭建的交直流混合微电网模型,验证了所提控制策略相较传统PI控制不仅抑制了三相电流的不平衡,而且将响应速度提升了近50%。     

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...