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。     

基于二阶广义积分器的正负序锁相环谐波消除方法

针对正负序分离的软件锁相环,分析了对称分量法以及坐标系变换理论,并在αβ坐标系下通过构造基于二阶广义积分器(SOGI)的90°移相系统来实现正负序分离,从而达到正负序分别锁相的目的。针对锁相环(PLL)中的谐波影响问题,采用了正负序级联延时信号消除(DSC)法,通过选取不同的参数来滤除指定谐波次数的干扰,使锁相环能够保持稳定。在Matlab/Simulink中建立系统仿真,仿真和实验结果表明,基于二阶广义积分器的移相系统和正负序级联延时信号消除法的联合使用,能够滤除锁相环中整数次谐波,大幅度减小非整数次谐波含量,使正负序锁相环达到很好的锁相效果。     

基于改进型DSOGI-PLL的电网电压同步信号检测

基于双二阶广义积分器的锁相环(dual second-order generalized integrator PLL,DSOGI-PLL)通过二阶广义积分器产生正交信号和滤除谐波,可实现在电网电压不对称和畸变情况下同步信号的提取。但当电网电压含有多次谐波时,基本二阶广义积分器的滤波效果不理想,锁相环提取的同步信号出现波动。文中通过构建谐波消除模块,在DSOGI-PLL的基础上,提出一种改进的锁相环结构。该锁相环在计算分离正负序电压之前先利用谐波消除模块消除电网电压中的各次谐波,从而消除谐波对锁相环的影响,准确地提取电网电压同步信号。MATLAB仿真和实验结果均表明,这种锁相环在电网电压不对称和含有多次谐波时能有效地提取基波的正负序分量、频率和相位。     

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。     

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。     

一种嵌入重复控制内模的三相锁相环的设计与实现

作为分布式并网发电系统众多关键技术之一的电网同步锁相技术一直是国内外研究的热点。针对现有锁相环算法需要级联无穷个滤波器(或调节器)才能完全抑制电网谐波这一问题,提出了一种嵌入重复控制内模的锁相环方法。利用重复控制内模在电网基波频率及各次谐波频率处产生谐振尖峰这一特性,结合交叉解耦复数滤波器能分离电网基波正负序的特点,设计了一种能够完全消除谐波的正负序分量提取结构,分离出的纯净正序分量经过基本的同步坐标系锁相环能提取出频率、相位等信息。最后通过Matlab/Simulink仿真和相关实验在电网电压畸变、不平衡情况下对所提锁相环方法进行了测试,结果验证了该方法的正确性和有效性。     

基于αβ分量滤波直接解耦风电并网锁相环设计

准确锁定电网电压的频率和相位是风力发电友好并网的重要前提之一。在此领域创新性地引进基于αβ分量滤波的直接解耦三相锁相环技术。首先利用正交信号发生器(QSG)对正序和负序分量进行正交变换和滤除谐波。其次,通过直接解耦法对电压分量(Vα和Vβ)基波正负序分量进行解耦并经过低通滤波器再次滤波,进而得到所需的三相电压正序基波分量。最后,根据设计的理论结果,利用仿真软件分情况对电网故障进行技术应用效果仿真,并与当前正在应用的风电并网系统中的基于双同步解耦坐标变换的锁相环技术进行性能对比。结果表明,基于αβ分量滤波的直接解耦三相锁相环有更好的频率与相位跟踪特性,更有利于风力发电系统电网侧变流器同步并网。     

（2期下）基于改进型软件锁相环的正负序分量分离新方法研究

针对电网不平衡时传统正负序分离方法通用性不佳的缺点,提出了一种基于改进型软件锁相环的正负序分量分离的新方法,它利用二阶广义积分器较好的高次滤波效果、正负序级联的DSC谐波消除特性,通过αβ变换和dq变换,再利用软件锁相环原理来锁定电网的频率,并反馈给二阶广义积分器和正负序级联的DSC,从而分离出电网的正负序分量。由于本方法在电网电压平衡、不平衡以及电网电压频率变化等电网所有可能发生的故障情况下,都可以快速而准确的分离电网的正负序的基波分量,从而可为电力电子变流器的控制系统提供可靠的控制信号。最后MATLAB/Simulink软件仿真结果证明了所提出方法的可行性和有效性。     

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。     

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。     

换相电压负序分量对LCC-HVDC输电系统换相的影响分析及其抑制策略

针对逆变侧交流系统故障下传统的基于电网换相换流器的高压直流(LCC-HVDC)输电系统容易发生换相失败这一问题,推导了换相电压负序分量与锁相环的定量关系,并定性分析了换相电压负序分量对LCC-HVDC输电系统换相的影响.在此基础上提出了一种改进双二阶广义积分器锁相环以抑制多次换相失败.该锁相环首先采用具有分离特性的相序...     

Three-phase grid voltage synchronization using sinusoidal amplitude integrator in synchronous reference frame

Synchronization with the grid voltage is critical in the control of grid-connected power converters. Under unbalanced grid condition, the conventional synchronous reference frame phase-locked loop (SRF-PLL) does not work well due to the effect of the fundamental negative sequence component. This paper proposes a new synchronization method, the sinusoidal amplitude integrator based phase locked loop (SAI-based PLL), to efficiently eradicate the effect of the fundamental negative sequence component. As a result, it can accurately and quickly estimate the amplitude and phase angle of the fundamental components of grid voltages in unbalanced grid conditions. In addition, when dc offset and harmonics are contained in the grid voltage, a multi-SAI-based PLL method is developed to extract the synchronization signal. The proposed SAI-based PLL incorporates the sinusoidal amplitude integrator into the conventional SRF-PLL. Its operation is analyzed using the complex-vector notation. Simulation and experimental results on the performance of the proposed SAI-based PLL and comparison with other synchronization methods are presented.     

基于FBD法的基波正负序电流实时检测方法

为了快速、有效地检测电气化铁道供电系统中的基波正、负序电流和高次谐波电流,文中提出了一种基于FBD(Fryze-Buchholz-Dpenbrock)法的电流实时检测方法。利用锁相环跟踪三相不对称或畸变电压的某一相,获取其频率和相位信息,以此构造基波正序参考电压和基波负序参考电压;利用构造的正、负序参考电压和检测出的三相电流求得对应的正、负序等效电导;对电导进行低通滤波器滤波,获取其正、负序直流分量;将电导的正、负序直流分量乘以相应的正、负序参考电压,即可获得基波正、负序电流;从总电流中减去基波正、负序电流即得到谐波电流。由于该方法只需要检测系统三相电压中一相的基波频率和相位,因此可应用于系统电压不对称或畸变的情况。该方法无需Park变换和dq变换,计算量较小。仿真结果证实了该方法的正确性和有效性。     

基于二阶广义积分器的基波正负序分量检测方法

提出了一种检测基波正负序分量的新方法.首先通过瞬时对称分量法及坐标系变换理论分析了在αβ坐标系下通过90°移相算子实现正负序分量检测的原理;然后构造了基于二阶广义积分器的移相系统.理论分析及仿真结果表明,该移相系统在特定频率下具有90°移相特性,同时表现出滤波作用.采用双线性变换法实现移相系统的离散化,并提出了基于所构...     

基于反Park变换的不平衡锁相环设计研究

为实现不平衡电网下正序基波电压相位和幅值的快速、准确获取,本文提出一种基于反Park变换的三相锁相环设计方案。首先,提出一种基于反Park变换的正交信号发生器实现方案;然后,对前述方案进行了详细的数学分析,从理论上证明了所提方案可以有效进行信号正交处理,并给出其关键参数的设计方法;接着,以该正交信号发生器为基础,构建适用于电网不平衡条件下的三相锁相环;最后,通过搭建PSCAD仿真模型在多种电网环境下对本文所设计锁相环进行性能测试,仿真结果表明该锁相环具有良好的适应性,能快速、准确地锁定正序基波电压的相位和幅值。     

基于dq变换的三相软件锁相环设计

针对传统锁相环在电压畸变条件下不能获得准确相位的问题,根据软件锁相环(SPLL)原理,提出了一种基于dq坐标变换原理获得SPLL线性化模型,并通过PI控制实现的新型三相SPLL.在三相电压不平衡时,利用T/4(T为三相电压周期)延时计算法实现正、负序分量分离,有效地抑制负序分量对相位的影响.通过仿真实验系统,对提出的控...     

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。