基于单/双同步坐标系的软件锁相环建模和仿真

针对风力发电机组的低电压穿越控制要求,有必要研究适应电网电压平衡和不平衡情况下的电压快速准确检测方法。在分析单/双同步坐标轴系软件锁相环工作原理的基础上,基于Matlab/Simulink软件平台,分别建立了单同步坐标系软件锁相环（SSRF-SPLL）和双同步坐标系的解耦软件锁相环（DDSRF-SPLL）的仿真模型,并针对电网电压理想工况和电网电压三相不平衡情况,对单/双同步坐标轴系下软件锁相环的运行性能进行了仿真比较。结果表明,SSRF-SPLL仅适合电压理想正常工况下的监测,而DDSRF-SPLL不仅     

基于单/双同步坐标系的软件锁相环建模和仿真

针对风力发电机组的低电压穿越控制要求,有必要研究适应电网电压平衡和不平衡情况下的电压快速准确检测方法.在分析单/双同步坐标轴系软件锁相环工作原理的基础上,基于Matlab/Simulink软件平台,分别建立了单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL)和双同步坐标系的解耦软件锁相环(DDSRF-SPLL)的仿真模型,并针对电网电压理想工况和电网电压三相不平衡情况,对单/双同步坐标轴系下软件锁相环的运行性能进行了仿真比较.结果表明,SSRF-SPLL仅适合电压理想正常工况下的监测,而DDSRF-SPLL不仅适合电压理想工况,而且无论是电压单相或两相跌落等情况也能快速地实现电压幅值、相位和频率的监测.     

改进的解耦双同步坐标系锁相环的设计与实现

微网中的电压可能会存在较大的谐波和不平衡,因此要求锁相环(PLL)能够迅速、准确地确定电网正序电压的相位。提出的改进型解耦双同步坐标系PLL通过在q轴加入6次谐波的陷波器,可抑制电网中的5次负序电压和7次正序电压对锁相的影响。锁相程序在相位变化较大时改变正弦表的指针,在相位或频率变化较小时调节DSP周期寄存器。实验证明了该锁相方法的有效性。     

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.     

电压不平衡跌落时动态电压恢复器的快速PLL策略

传统的锁相环(PLL)算法不能满足动态电压恢复器(DVR)在三相电压不平衡故障时的快速准确锁相要求。在分析传统PLL的基础上,提出了dαβ-PLL和"推演顺接"相结合的锁相策略。新的锁相策略在电压跌落开始的第一个周波T(20 ms)内基于历史数据进行推演并锁定相位;一个周波之后采用dαβ-PLL来锁定相位。仿真结果与样机试验验证了新型PLL锁相策略在三相电压不平衡跌落故障时能够快速准确锁相,可以满足DVR的使用要求。     

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。     

电网电压不平衡时三电平整流器静止坐标系控制研究

电网电压不平衡时,传统的整流器控制方法性能良好,但计算和控制复杂。和传统方法相比,文章采用的方法不需要对电网电压进行旋转变换和相位检测,也不必提取控制变量的正负序分量,从而有效降低了系统计算的复杂性和延迟。通过分析静止坐标系下的三电平整流器瞬时功率,在保证直流侧电压稳定及交流侧单位功率因数的条件下算得电流指令值。针对该控制方法,在Matlab/simulink数字仿真环境下对其进行了离散化仿真,实现了电网电压单相跌落或者有谐波时,直流母线电压基本稳定及交流侧电压电流同相位。     

电网电压不对称条件下的电压同步信号的检测

在分析传统软件锁相环工作原理和负序分量影响锁相环检测性能的基础上,提出了一种改进的软件锁相环,设计了一种在传统软件锁相环的基础之上,正负序分量分离的方法来消除负序分量的干扰。理论分析和仿真试验结果表明了其可行性,该方法能够消除负序分量转换而来的2次谐波,在动态相位跟踪及不平衡电压检测方面的性能有了显著改善。     

电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测

提出了一种电网电压不平衡及谐波畸变时基波电压同步信号的检测方法。通过采用一种新颖的谐振式锁相环技术,快速补偿锁相过程中各类电网故障引起的相位跟踪误差,有效地抑制了电网电压中负序及谐波分量引起的频率波动、相位抖动。该方法不仅适用于理想电网条件,更可在各种电压跌落、三相不平衡和谐波畸变等严重瞬态、稳态电网故障下,实现基波电...     

关于三相电压不平衡时负序电压的计算

文章就负序电压和三相电压不平衡度的计算公式提供推导和证明，并从“异步电流能量”损耗的角度，提出综合反映谐波和负序电压的测试问题。     

电网不平衡下基于自适应观测器的锁相环研究

电网不平衡条件下,传统软件锁相环已经不能准确跟踪电网电压的频率和相位信息,且无法直接得到电网电压的正负序分量。针对传统软件锁相环的缺陷,提出了一种静止坐标系下基于自适应观测器的软件锁相环算法。算法设计了电网电压角频率的自适应观测器模型,通过定义Lyapunov函数,推导出电网角频率的自适应律,并设计了使得观测器稳定的增益矩阵。该算法不仅可以观测到电网的频率、相位等信息,同时可以得到电网电压正负序分量。仿真和实验结果表明,基于自适应观测器的锁相环具有检测精度高、动态效果好等优点,当电网处于各种不平衡条件时更能显示其优越性,可为风电网侧变流器的算法改进提供有效的控制基准。     

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。     

电网不平衡下虚拟同步发电机功率-电流协调控制策略

虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator, VSG)技术通过模拟同步发电机运行机理,在理想电网条件下能够使分布式电源友好接入电网。然而,在不平衡电网电压下,则会出现输出功率振荡、电流不平衡等问题。为克服这些问题,提出了一种基于静止坐标系下虚拟同步发电机功率-电流协调控制策略。该控制策略根据瞬时功率理论计算负序电流参考值,建立了恒定有功、无功及电流平衡3个控制目标的统一解析表达式,实现功率-电流的协调控制,提高了系统运行性能。最后仿真结果验证了所提控制策略的有效性。     

电网电压不平衡及谐波状态下的并网逆变器控制策略

为了提高并网逆变器在电网电压不平衡及谐波状态下的适应能力,使其能够输出高质量的并网电流,需对传统并网逆变器控制策略进行改进。以αβ坐标系下LCL型并网逆变器模型为研究对象,提出一种基于准比例谐振(QPR)和电网电压前馈的控制策略。首先,分析了并网电流与其给定值和电网电压之间的关系,得出稳态误差及扰动分量产生的原因。然后,通过QPR控制策略来实现并网电流的无静差控制,引入电网电压前馈控制来抑制电网扰动对并网电流的直接影响。同时,为了提高传统锁相环在电网电压非理想情况下锁相精度及谐波抑制能力,对传统锁相环做进一步改进,以提高锁相环抗扰能力。最后,在Matlab/Simulink中进行仿真验证,仿真结果表明该控制策略能够在电网电压不平衡及谐波状态下得到高质量的并网电流,使逆变器能高效稳定运行,验证了该控制方法的有效性和正确性。     

不对称电压跌落下虚拟同步机改进低电压穿越控制策略

虚拟同步机(Virtual Synchronous Generator, VSG)是提高以新能源为主体的新型电力系统稳定性的有效途径。应用于逆变型新能源(Inverter-Interfaced Renewable Generation, IIRG)并网的虚拟同步机在不对称电压跌落情况下可能丧失VSG特性,并因低压穿越能力不足或电压电流越限而导致切机,危害电力系统安全稳定运行。对此,提出了一种新型VSG控制策略。该方法在不对称电压跌落情况下,既能持续提供系统惯性和阻尼,又能提供主动电压支撑,有效提高VSG低压穿越能力,并保证扰动下的系统稳定性。首先,分析了传统VSG在不平衡电压跌落情况下的响应特性。然后,提出了一种基于平衡电流的改进VSG控制结构,将传统VSG单电流环控制改为双电流环控制,维持VSG在电压跌落条件下的惯性阻尼特性,并实现对正负序分量的精准控制。接着,基于改进的双电流环控制拓扑,在逆变器安全运行条件下,对正负序参考电流整定方法进行优化,以实现VSG主动电压支撑和电流限幅。最后,基于Matlab/Simulink仿真平台,验证了所提控制策略在多种系统运行条件下的响应特性及有效性。     

不平衡电压下虚拟同步发电机功率控制策略

通过对电网电压不平衡下虚拟同步发电机输出功率的分析,提出了基于静止坐标系的功率控制策略,在不需要锁相环的情况下,利用负序电压控制分别对有功、无功功率振荡或三相电流不平衡进行抑制,既保证了虚拟同步发电机电压控制的电压源性质和惯性特性,又能够使分布式电源根据不同需求输出恒定的有功、无功功率或三相平衡电流。利用PSCAD/EMTDC软件仿真及基于RTDS的实时数字物理闭环实验,验证了所提控制策略的有效性,并对各控制策略的特性进行了量化分析。     

三相不对称系统任意次谐波电流检测新方法

提出了在三相不对称系统下,一种新的检测任意次谐波电流的方法。该方法通过构造任意初相角、具备与需要检测的任意次谐波相同频率的正弦信号和余弦信号,使其与三相电流进行相关运算,可分别检测出任意次谐波电流正序分量、负序分量和零序分量,将三种分量相加即可得到三相四线制系统任意次谐波电流的检测结果。该方法不存在锁相环电路,简化了电路结构。理论分析和仿真结果都证明了所提方法的正确性。     

一种利于DSP实现的改进型电网电压软锁相环的研究

软锁相环(Soft Phase-locked Loop,SPLL)在现代工业控制尤其是电网电压相位锁定中得到越来越多的应用。分析了SPLL的基本结构和工作原理,针对传统SPLL运算量大、不利于在数字处理器(Digital Signal Processor,DSP)上实现的缺点,设计了一种改进型电网电压SPLL。根据电网电压SPLL工作原理,结合坐标变换关系,从结果出发,通过相角已锁定的性质来做逆向思考简化控制算法。动态计算SPLL的PI参数,以使锁相功能动态响应更好、控制算法运算量更少。理论分析、仿真研究都表明改进后的SPLL算法简单,动态响应快,能够抑制电网电压三相不平衡及谐波干扰,能够应对电网突然掉电等故障,非常利于在DSP中实现。     

基于矩阵的迹的弱电网下永磁直驱风电场直流电压时间尺度小扰动振荡稳定性分析

弱电网下锁相环与直流电压环强交互作用给并网永磁直驱风电场稳定运行带来了安全隐患,以往研究主要采用基于具体仿真算例的模式分析法研究弱电网下风电场系统的锁相环或直流电压环稳定性规律,无法揭示所得稳定规律的内在机理.为此,建立考虑直流电压环和锁相环动态的并网永磁直驱风电场降阶模型,推导出系统状态矩阵的迹的数学表达式,从理论分...     

Mitigation of third‐harmonic voltage for three‐phase four‐wire distribution system based on a series active filter for neutral conductor

This paper proposes a series active filter for mitigation of the third‐harmonic voltage in a three‐phase four‐wire power distribution system in a building. The active filter which consists of a single‐phase inverter can suppress the harmonic voltage of the system. The active filter is characterized by acting not only as a capacitor but also as a resistor for the third‐harmonic components. A Hilbert transformer is applied to the controller of the active filter in order to realize accurate third‐harmonic detection on a single‐phase active filter. Measurement results of harmonic distortion of source voltage in a building is also shown in this paper. It is clarified in a simulation and experiment that the active filter can suppress the third‐harmonic voltage without increasing neutral conductor current. © 2004 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 150(1): 62–70, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.10379