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。     

D-STATCOM指令电流检测法的研究

提出了一种在电网电压不平衡且畸变情况下依然适用的补偿电流的准确检测法.该方法能快速检测并计算出电网基波正序电压的相位,从而在三相电压不对称且畸变时仍能准确检测出谐波和无功电流.仿真分析验证了该方法的正确性和可行性.     

无锁相环的三相电网谐波和无功检测新方法

针对三相电网电压不对称或畸变时存在的缺陷,基于瞬时无功功率理论,本文提出了一种无锁相环的谐波和无功电流检测新方法。该方法利用对称分量法和正余弦变换得到基波正序有功电流,无需对三相电压进行锁相,能准确、实时地检测出不对称三相电网中的基波正序无功电流、负序电流以及谐波电流的和,解决了电网电压畸变和频率发生偏移时锁相环对电流检测准确性的影响。理论分析和仿真结果验证了该方法的可行性。     

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。     

基于一种新型正弦幅值积分器的谐波检测方法

针对基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测法结构复杂、响应速度慢等问题,提出了一种采用改进正弦幅值积分器结构的谐波电流检测方法。首先,利用二阶广义积分器的输出滤波特性及正弦幅值积分器的极性选择特性,使其相结合构造出了一种滤波性能更强,同时具有频率及极性选择作用的新型积分器。然后,利用该积分器快速准确地提取基波正序分量,并有效应用于谐波检测环节中。当电网电压存在直流偏置问题时,该积分器所构造的锁相环也能准确锁定电网频率及相位信息。最后,理论分析及仿真实验结果表明：该方法无需进行瞬时对称分量分离,就可提取出电网电压及负载电流基波的正负序分量,计算量小,谐波检测更精确。     

dq坐标变换的改进型谐波和无功电流检测法

当三相电网电压不对称时,无功电流的检测会出现偏差,传统的dq无功电流检测法的电路结构及数学运算较复杂且会影响谐波检测的实时性及精度。用得到的基波正序电流或基波正序有功(无功)电流代替电网电压进行锁相,可以避免三相电压不对称带来的问题;低通滤波器的固有延时使检测方法的动态响应速度不够理想,用基于平均值理论的积分滤波方法代替低通滤波器提取直流信号,从而提高检测的精度及响应速度。理论分析和仿真实验表明,该改进型谐波及无功电流检测方法实现简单,运用灵活且具有良好的动态响应速度及跟踪性能。     

基于三相旋转参考相量的并联有源电力滤波器谐波电流精确检测方法

基于瞬时无功功率理论,建立了一个与电网电压同频率的单位对称基准旋转相量,提出了一种运用APF精确检测谐波电流的方法。该方法利用对称基准旋转相量求解基波正序有功电流幅值,并分别计算电压、电流与基准旋转相量相位差的正余弦值,从而求出基波功率角,消除检测基准旋转相量与电网电压的相位偏移。仿真结果验证了该方法的正确性,表明该方法不需要检测基准旋转相量和电网电压的相位同步情况,不仅适用于负载电流畸变且不对称的情况,而且适用于电网电压畸变且不对称的情况。     

基于改进虚拟磁链的dq谐波检测方法

为了提升传统dq谐波检测法对网侧电压畸变的应对能力,提出一种基于复合二阶广义积分器的虚拟磁链定向的谐波检测方法。该方法采用虚拟磁链作为同步参考坐标系锁相环的改进环节,利用复合二阶广义积分器替代常规低通滤波器,消除了传统dq谐波检测方法由于三相电网电压不对称和畸变等恶劣工况造成的检测误差,并能准确锁定电网相位角和频率。仿真和实验结果表明,改进后的谐波检测方法不受电网不平衡和波形畸变的影响,所得基波正序电流基本不存在畸变,且能够准确跟踪频率的变化,证实了本文所提出的基于复合二阶广义积分虚拟磁链定向的谐波检测方法的有效性。     

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。     

一种用于谐波检测的改进虚拟磁链定向方法

针对传统基于瞬时无功功率理论的ip-iq谐波检测算法对网侧电压畸变应变能力弱的缺点,提出一种基于复合三阶广义积分器的虚拟磁链观测的定向方法,并将其应用于ip-iq谐波检测算法。该方法采用虚拟电网磁链作为锁相环的改进环节,利用复合三阶广义积分器和正负序分量计算模块来实现正序磁链的提取;在准确锁定电网相位角和频率的基础上,消除了传统ip-iq谐波检测算法由于电网电压不对称,波形畸变和直流偏移分量的注入等原因造成的检测误差。仿真和实验表明,改进后的方法基本不受网侧恶劣工况的影响,应用于谐波检测得到的基波电流基本不存在畸变,且能够实时跟踪频率变化,证明了本文提出的基于复合三阶广义积分器的虚拟磁链定向方法的有效性。     

一种改进无锁相环FBD谐波和无功电流检测方法

谐波和无功电流的准确检测,是影响有源电力滤波器补偿性能的关键技术之一。针对传统FBD法在检测谐波和无功电流上的不足,提出一种改进无锁相环FBD检测方法。该方法利用基波正序电压提取环节代替锁相环电路,对两路线电压进行处理,得到与基波正序电压同频同相的三相参考电压信号,进而求取补偿指令电流。检测结果不受电网电压不对称和畸变的影响,消除了锁相环引起的误差。仿真分析和实验结果验证了该方法的正确性和可行性。     

不平衡电网电压下基于FPNSC算法的逆变器并网输出电流峰值控制策略

针对电网电压不平衡下电压负序引起的逆变器输出功率波动、电流峰值上升、谐波增大等问题,提出了一种基于灵活正负序控制(FPNSC)算法的逆变器并网输出电流峰值控制策略,在降低了并网电流畸变率的同时,将输出电流约束在允许范围内,保障了有功传输与动态无功支撑。通过引入正负序控制因子,FPNSC算法使输出正负序有功与无功的控制更加灵活。文中给出了不同控制目标下正、负序控制因子的选取及参考电流的计算方法;根据不平衡电网电压下逆变器控制目标,提出了基于FPNSC算法的电流峰值限制方法。仿真与实验验证了所提方法的正确性与有效性,该方法可推广应用于分布式并网发电系统中。     

改进型的i_d-i_q谐波检测方法研究与仿真

准确、快速、易于实现的谐波检测方法对有源电力滤波器的控制十分重要。在总结现有谐波检测理论的基础上提出了一种谐波检测方法,该方法不受电源电压畸变影响。通过对三相电源电压的预处理分离出电压正序分量,进而利用d-q变换实现了电流基波正序有功分量的准确检测。研究结果表明,该算法在理想电网电压和畸变电网电压条件下,均能获得正确的基波正序有功和无功电流,为在有源电力滤波系统中实现对谐波电流、无功电流和不对称分量的综合补偿提供了合理的参考指令电流。     

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。     

基于无锁相环的电气化铁道功率平衡装置电流检测方法的研究

针对平衡变压器供电方式下,高速电气化铁道谐波、负序电流引起的电压畸变,指令电流检测过程复杂、延时较长,结果含有误差的缺点,提出了一种无需锁相环电路快速准确地提取指令电流的方法。该方法通过简单的数乘运算提取基波电压,运用同步检测法来准确地检测出指令电流信号的方法,使两供电臂功率平衡,电流对称且与供电臂基波电压同相位,消除无功、谐波及负序电流对三相电力系统的影响。相比传统的带锁相环,基于鉴相原理和瞬时无功功率理论的检测方法,该方法更加简便易行,运算速度更快,且不受电网畸变条件的影响。通过仿真分析,验证了该检测方法在电气化牵引供电系统电压畸变条件下运用的正确性和可行性。     

电网电压畸变下电流型PWM整流直流侧恒流控制

针对电网电压畸变下电流型PWM整流器直流侧含有较大的低次谐波,传统的控制策略需要复杂正负序分解,坐标变换和解耦控制。提出了一种无需锁相环的电流型PWM整流直流侧恒流控制策略,推导出直流电流平方的功率外环控制,直流侧采用恒流控制,取代传统的PI控制;电流内环采用比例谐振和谐波补偿控制实现对网侧电流的无差跟踪。该控制算法基于静止坐标系下,无需锁相环、坐标旋转变换和解耦控制,简化了控制模型。仿真和实验也验证了该控制策略的正确性。