弱电网下并网逆变器锁相环优化方法

针对弱电网条件下并网逆变器锁相环精度易受电网电压畸变、频率偏移、三相电压不平衡以及直流电压偏置等工况影响的问题,本文提出一种适用于弱电网下并网逆变器的解耦双同步坐标系锁相环(DDSRF-PLL)优化方法。首先在建立DDSRF-PLL模型的基础上,从理论角度证明电网电压畸变和直流电压偏置是影响传统DDSRF-PLL锁相精度的关键因素;而后利用傅里叶变换具备抗谐波和抗直流偏置干扰的优点,提出基于滑动傅里叶变换(SFT)的频率自适应鉴相器,继而构建适用于并网逆变器的优化解耦双同步坐标系锁相环。在电网电压发生畸变时本文所提锁相环在20 ms内可以完成对电压相位跟踪,在电网电压存在直流偏置的情况下本文所提锁相环能在10 ms内快速跟踪电压相位,且相位超调量在1°以内。实验结果表明,本文所提锁相环在弱电网环境下能快速准确的提取电网电压的频率和相位信息,有助于并网逆变器在电网电压畸变、电网电压直流偏置和电网电压不平衡等复杂工况下降低输出电流谐波含量。     

自抗扰锁相跟踪系统设计与仿真

针对锁相跟踪中的抗扰问题,提出了一种新的方案,通过二阶广义积分器将参考信号分解为 ２路正交信号,在滤波的同时得到精确的相位.数字频率合成器作为信号发生器具有高稳定性和高精确性,可以通过比较参考信号和 DDS 的相位误差,引入自抗扰控制算法,适应锁相跟踪系统对算法进行改进,输出DDS 的频率控制字.最后,通过 MATLAB 仿真结果表明,该控制器具有很强的鲁棒性和高抗扰性,能够有效地抑制不确定负荷扰动的影响.     

基于一种新型控制算法的无桥PFC设计

电力电子装置的广泛使用给电网带来了大量谐波污染,导致电能利用效率下降、电气设备受损等一系列问题,因此设计一种高效率的AC/DC变换器显得刻不容缓。提出一种应用于车载充电系统的、基于新型控制算法的无桥PFC,通过DSP采样输入侧的交流电流,使用基于广义二阶积分(SOGI)的单相软件锁相环对该电网电压进行锁相,控制算法部分使用改进电压外环、重复控制和PI控制作为控制内环,改善输入侧的功率因数,提高电能利用率。实验证明,该PFC电路可以输出较为稳定的直流电压,并且保证输入电流的相位与功率因数。     

基于FBD理论的系留艇电能质量分析

系留艇通常采用交流供电,但艇上的设备基本上是直流电子设备及大功率整流装置,这些设备可能导致系留球系统存在大量谐波和无功,造成供电电压波动、畸变,影响艇上设备寿命,甚至导致系统谐振。现提出一种基于FBD理论的单相电流实时检测法,采用锁相环跟踪畸变电压获取电压频率和相位信息,从而得出基波的参考电压,以此来求出有功分量、无功分量和谐波分量。     

基于二阶广义积分器锁相环的低电压穿越技术研究

为了研究和提高电网不对称故障下直驱式风电系统的低电压穿越能力,在分析风力机、永磁同步发电机、变流器、二阶广义积分器等数学模型以及风电系统控制策略的基础上,提出在网侧控制器中加入二阶广义积分器锁相环取代原有的传统锁相环的方法。在Matlab/Simulink仿真环境中建立了系统的仿真模型,并对系统发生电压跌落故障时,两种控制策略下直驱式风电系统低电压穿越能力进行了仿真对比研究。仿真结果表明,提出的二阶广义积分器锁相环不仅可以消除网侧d、q轴电压的二倍频扰动,而且可以改善直流母线电压的波动,提高了锁相环的精度,同时改善了直驱式永磁同步风电系统的低电压穿越能力。     

基于广义二阶积分的数字锁相环设计

在并网和整流等功率变换器中,输出或输入电流与电网电压同步,常采用锁相环实现对电网电压的频率追踪和相位锁定,因此锁相环性能也极大的影响了系统性能。锁相环的实现方式中,软件(数字)实现方式可以克服硬件实现存在的工作饱和、零点漂移和校准等问题,此外,电网中可能存在电压不平衡和跌落、频率和相位的突变以及各次谐波干扰等问题,各类锁相算法被提出,如基于同步坐标系的锁相,基于对称分量的锁相和基于二阶广义积分的锁相等锁相方法被提出,而数字(软件)锁相环可以灵活的实现上述各类锁相方法。本文对基于二阶广义积分的锁相环的原理进行论述,并给出一般的设计方法,最后通过硬件平台实验验证,具有较高的工程应用价值。     

同步数据采集技术在电力系统中的应用

提出采用硬件锁相环电路和同步采样A/D芯片的硬件解决方法,解决电力系统中多路电压、电流值的交流采样问题,以保证电网频率变化时使用FFT计算电网谐波和相位的精度.     

基于双同步坐标系的解耦锁相环并联型APF中的应用

针对电力系统中的电能质量问题和有源滤波器的锁相环节的准确性对滤波效果的影响,在对谐波和无功产生的原因进行分析的基础上,对有源滤波器(APF)改善电能质量的有效性进行了阐述.在电网电压平衡和不平衡、频率变化等各种环境下,在仿真平台Matlab/Simulink上对两种软件锁相环(SPLL)的锁相跟踪能力进行了比较.根据仿真结果,提出了将鲁棒性更好的基于双同步坐标系的解耦软件锁相环代替传统锁相环,并应用在有源滤波器中.研制了一台基于TMS320F28335DSP的有源滤波器样机,分别在电网电压平衡、不平衡以及负载突变等情况下进行了一系列实验,观察了APF样机在不同工况下的滤波效果.实验结果表明,应用了该锁相技术的有源滤波器具有较好的滤波效果和较强的电网环境适应性.     

复杂电网下基于双改进型SOGI的三相并网锁相环

同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)被广泛用于电网同步应用。但是,在不平衡、畸变及直流偏移混入等复杂电网条件下,其性能表现不佳。为了提高SRF-PLL的滤波能力,提出一种双改进型SOGI(DMSOGI)滤波环节,并将其与滑动平均滤波器(MAF)同时纳入到SRF-PLL控制回路中形成新的混合滤波器,该混合滤波器可以同时滤除SRF-PLL输入三相电压中的基波电压负序分量、直流偏移电压分量及各次谐波电压分量。通过设置较小的MAF窗口长度,所提出的PLL具有更快的瞬态响应。仿真及实验结果证实了所提出的PLL的有效性。     

基于双同步坐标系的解耦锁相环在并联型APF中的应用

针对电力系统中的电能质量问题和有源滤波器的锁相环节的准确性对滤波效果的影响,在对谐波和无功产生的原因进行分析的基础上,对有源滤波器(APF)改善电能质量的有效性进行了阐述。在电网电压平衡和不平衡、频率变化等各种环境下,在仿真平台Matlab/Simulink上对两种软件锁相环(SPLL)的锁相跟踪能力进行了比较。根据仿真结果,提出了将鲁棒性更好的基于双同步坐标系的解耦软件锁相环代替传统锁相环,并应用在有源滤波器中。研制了一台基于TMS320F28335DSP的有源滤波器样机,分别在电网电压平衡、不平衡以及负载突变等情况下进行了一系列实验,观察了APF样机在不同工况下的滤波效果。实验结果表明,应用了该锁相技术的有源滤波器具有较好的滤波效果和较强的电网环境适应性。     

A quadratic polynomial signal model and fuzzy adaptive filter for frequency and parameter estimation of nonstationary power signals

Accurate estimation of amplitude, phase and frequency of a sinusoid in the presence of harmonics/inter harmonics and noise plays an important role in a wide variety of power system applications, like protection, control and state monitoring. With this objective, the paper presents a novel hybrid approach for the accurate estimation of dynamic power system frequency, phasor and in addition to suppressing the effect of harmonics/interharmonics and noise in the voltage and current signals. The algorithm assumes that the current during a fault occurring on a power system consists of a decaying dc component, and time variant fundamental and harmonic phasors. For accurate estimation of fundamental frequency, phasor, decaying dc and ac components in the fault current or voltage signal, the algorithm uses a quadratic polynomial signal model and a fuzzy adaptive ADALINE filter with a modified Gauss–Newton algorithm. Extensive study has been carried out to demonstrate the performance analysis and fast convergence characteristic of the proposed algorithm. The proposed method can also be implemented for accurate estimation of dynamic variations in the amplitude and phase angles of the harmonics and inter harmonics mixed with high noise conditions.     

一种低开销的双向时间同步算法

时间同步作为无线传感器网络的关键技术之一,得到越来越广泛的关注.提出了基于簇结构的主动和被动结合的双向同步算法,基于簇结构的双向同步方式解决了传统双向同步报文交互频繁的问题,通过最大似然估计校正节点间的相位偏差和频率偏差,使得同步算法获得较高的同步精度和相对较少的报文开销.最后通过仿真和物理实验验证了算法的有效性.     

基于脉冲星信号的自适应同步采样方法

基于传统GPS/北斗信号的广域同步测量技术易受到恶意网络攻击,可靠性难以得到保障。为解决这一问题,本文利用脉冲星信号周期脉冲精度高、免疫于现有网络攻击的特性,提出一种新型自适应同步采样方法:首先对射电望远镜接收到的脉冲星信号进行多相滤波、消色散和周期折叠处理,得到脉冲轮廓;然后采用最小二乘法监测本地晶体振荡器频率,动态调整定时控制间隔实现自适应同步采样。为验证算法的有效性,本文采用脉冲星J0437-4715的观测数据生成同步信号,实现电网信号的同步测量,利用递归离散傅里叶变换算法计算采样数据的相角和频率,得到相角和频率平均测量误差分别为-9.75×10~(-5)°和9.83×10~(-7) Hz,验证了所提自适应同步采样方法的有效性。     

A fast,simple and accurate time-varying frequency estimation method for single-phase electric power systems

This paper presents a simple and accurate method to estimate time-varying frequency for single-phase electric power systems, based on three equally spaced samples. A sinusoidal voltage signal model, without dc offset, with time-varying frequency was assumed. Analytical formulas are derived. The method shows good estimation accuracy over a real world wide range of frequency changes. Simulations have been performed.     

频率大范围变换下的电能计量

针对在频率不断变换的情况下对信号功率进行测量的问题,提出了一种可同时测量信号瞬时频率、基波有功功率和视在功率的算法。输入信号为已经滤除了直流和高次谐波的基波分量,通过自适应有限长单位冲击响应(FIR)数字滤波器测量了基波有功功率,通过Prony算法测量了信号的瞬时频率和视在功率,利用改进的最小加权二乘法(WLS)算法提高了功率的精确度。研究结果表明,在频率大量变化的情况下,该算法对信号频率、有功功率以及视在功率的测量的精确度可满足工程应用的需要。     

LTE同频小区检测及在扫频测试仪中的应用

在采用同频组网的3GPP长期演进(long term evolution,LTE)系统中,同频干扰会严重影响小区检测性能。提出在对FDD-LTE网络进行扫频测试时采用同频干扰抵消技术检测同频小区,并针对在实际组网中不同小区可能有相同的主同步码和辅同步码偶数序列的情况,提出了一种改进的同频干扰抵消技术。采用蒙特卡罗法对该方法检测同频小区的成功概率进行了仿真,仿真结果表明此方法对检测同频小区是非常有效的,当信噪比为0 dB,终端接收到的两小区信号比值达10 dB时,弱信号小区的检测成功概率超过93%。并且通过运用串行干扰抵消方法连续消除可以检测出尽可能多的同频小区,仿真结果表明在信噪比超过3 dB时,当接收到的4个同频小区信号间的最大比值为10 dB时,弱信号小区的检测成功概率都超过99%。最后在研制的FDD-LTE扫频测试仪中应用了此技术,实现了同频多小区的有效检测。     

基于数据融合的数字化电网调度指挥和管控平台

为实现电网业务数字变革,提出了基于数据融合的数字化电网调度指挥和管控平台建设.首先分析了电网调度数字化的内在需求和驱动力.提出了基于数据融合的电网调度数字化指挥平台,分析了平台构建目标,提出了平台架构体系,并根据平台特点,说明了解决信息孤岛、提升共享数据服务、模块化应用等功能.以透明调度指挥模式为特色,提出了数字化指挥平台的实施过程.最后利用某地区平台实施效果对比,说明了指挥平台的有效性.     

新能源主动支撑电网能量获取及调配策略研究

为满足新能源风电主动支撑电网的调频需求,实现风电大比例友好接入电网,分析了风机实物轴上能量获取及转化特征,推导了实物轴上惯性能变动量化公式,同时推导了变桨方式能量调配计算方法,得到三维动态联合储能及能量调配控制实现策略.然后,把风机能量调配策略应用于风机虚拟同步机控制中,设计了风机虚拟同步机控制策略,融入正常风机控制逻辑中,实现了风电主动支撑电网的控制策略.控制策略经仿真及现场实验的检验,结果表明,风机能量调配策略能精确预留风机调频备用能量,风机虚拟同步机控制能实现电网主动支撑.     

无线传感器网络混合触发一致性时间同步

针对无线传感器节点能量有限、无线通信环境差的特点,将事件触发通信机制应用于无线传感器网络(WSNs)的时间同步中,提出一种混合触发一致性时间同步(MTCTS)算法,并研究同步能耗的降低方法及传输延迟和数据丢包对同步算法的影响。节点的时钟特性建模成二阶状态方程,每个节点通过与其邻居节点交换本地时间这一状态信息获得同步控制输入,从而实现WSNs的时间同步。在所提出的一致性同步算法中,每个节点周期性地更新状态,根据当前状态是否满足给定的事件触发条件去触发通信事件的发生,如此降低通信事件的发生频率。在假定传输延迟服从指数分布和所有节点丢包率相同的情况下,进一步研究了传输延迟、信息丢包对同步精度和算法收敛性的影响。实验和MATLAB仿真验证了所提算法的有效性,并通过仿真确定出了传输延迟和丢包率的上界。