不对称电网同步相位的快速开环捕获方法研究EI北大核心CSCD

快速准确地获取电网同步相位是并网逆变器控制的基本要求。然而,当电网发生严重不对称故障时,传统软锁相环(software phase-locked loop,SPLL)方法的动态响应时间较长(大于一个工频周期),因此无法满足高性能逆变器控制对锁相快速性的要求。据此,提出电网同步相位的快速开环捕获方法,可显著提高电网电压不对称条件下的相位同步速度。该方法首先通过构造电网电压的虚拟正交信号并使用对称分量法,实现了电网电压基波正序分量的快速准确提取,接下来通过对该正序分量进行开环锁相,即可快速获得电网电压基波正序分量的实时相位。最后,论文提出一种改进的虚拟正交信号构造方法,有效地提高了构造信号的准确度。各种工况下的实验结果同时表明:提出的开环锁相方法可在电网不对称且畸变的恶劣环境下实现快速准确地捕获电网的实时同步相位,具有较强的鲁棒性。     

计及谐波影响的不对称系统基波序分量快速检测

基于延时构造正交信号的时域瞬时对称分量变换被广泛应用于计算三相不对称系统的正序与负序分量.推导了延时构造基波正交信号所导致的谐波变化,建立了含有谐波的不对称电压经时域瞬时对称分量变换后的序分量表达式.基于延时系数与谐波阶次之间的数值关系,详细研究了谐波在电压序分量中的分布规律.综合考虑正交信号延时与Park变换后的滤波时间,给出了利用时域瞬时对称分量变换快速准确提取谐波畸变不对称系统基波正序分量与负序分量的正交信号最佳延时构造方法.仿真与实验证明了理论分析的正确性.     

不平衡工况下电网电压序分量快速提取方法

快速准确地获取三相不平衡电网电压的序分量(即正、负、零序分量)是实现高性能并网逆变器控制的基本要求。文中提出了一种实用的瞬时序分量提取方法,可提高不平衡电网电压序分量的提取速度。首先,使用虚拟正交信号构建法和单相锁相运算获得虚拟三相电压相量,之后利用对称分量法和单相锁相逆运算,即可快速获得序分量的幅值和实时相位。该方法仅需电网电压及其虚拟正交信号,即可直接获得瞬时电压序分量,无需闭环检测方法中的参数设计和调试过程,且计算精度能够满足工程要求。通过MATLAB/Simulink实时仿真平台验证了该方法的正确性。     

基于三相电压空间矢量的开环锁相方法

准确快速地获取电网基波正序电压的相位信息,是实现并网变流器精确控制的前提。然而当电网出现异常时,传统的闭环锁相方法动态响应时间较长,难以满足快速响应的控制需求。为此提出一种基于三相电压空间矢量的开环锁相方法,该方法首先通过过零检测得到电网的频率;然后利用离散傅里叶级数滤除电网电压中的谐波与噪声,并得到与基波电压相互正交的电压信号;在此基础上采用对称分量法提取电压正序分量;最后根据电压空间矢量计算基波正序电压的实时相位。同时为了应对电网电压突变时过零检测出现的异常频率,提出一种改进的过零检测算法,可有效应对电网电压异常时的频率检测。所提出的锁相方法无需参数设计且结构简单、响应速度快,在异常电网环境下具有较强的鲁棒性,仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。     

改进的谐波和无功电流检测方法

三相电压不对称时,由于A相正序电压与A相电压存在相位差,使传统ip-iq法检测的无功电流有误差,同时低通滤波器的存在使得检测产生延时,因此,文中提出了一种改进的ip-iq无功电流检测法。该改进法利用延时法来快速获取A相电压的正序分量,然后利用正序基波提取器获得电流正序基波信号,省去了滤波器环节。文中利用了Matlab/Simulink仿真软件进行建模仿真,仿真结果表明,该改进法在三相电网电压不对称时能准确、实时地实现谐波和无功电流的检测。     

基于可变采样周期滤波算法的电网电压序分量快速提取方法

快速准确地提取三相电压的序分量是提高电力电子并网系统控制能力的基本条件。针对三相不平衡电网条件下快速获取电压序分量存在的问题,文章利用可变采样周期滤波(variable samplings filter, VSF)算法对dq坐标系下的电压分量延时两个采样周期来快速分离电压正序与负序分量。通过分析该算法的噪声放大规律,进一步利用VSF算法的调节性能来限制输出信号中的噪声水平。最后,通过MATLAB仿真和DSP实验验证了所提算法的优越性。     

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。     

一种改进的FBD指令电流检测方法研究

在有源滤波器设计中,指令电流的检测是控制与补偿的关键技术环节。在三相电压不对称情况下,由于a相电压与其正序电压之间存在相位差,使传统FBD检测法在提取指令电流时存在误差,针对此不足提出一种改进的FBD检测法,该方法通过瞬时对称分量法检测电网电压基波正序分量的相位,减小了因三相电压不对称而导致的检测误差,同时引入电流平均值理论提取等效电导的直流分量,提高了指令电流检测的动态响应能力。仿真结果表明,基于改进FBD法的有源滤波器能够快速准确地检测和补偿三相不对称系统中的谐波和无功电流。     

一种基于ip-iq法电流检测的改进方法

无功和谐波检测要求快速、准确地检测出电流信号,而当三相电压不对称时,由于a相电压与其正序电压之间存在相位差,使得ip-iq检测法会产生误差,针对此不足本文提出了一种改进的ip-iq电流信号检测方法.该方法利用对称分量法快速获取a相电压的正序分量,并采用平均值法代替传统的低通滤波器来获取电流直流分量,避免了检测误差的同时...     

电网电压不对称时锁频环同步信号检测方法的动态性能

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的准确检测。针对锁频环同步信号检测方法,文中分析了锁频环在电网电压不对称时的动态性能。采用平均理论对锁频环进行线性化处理,简化为一阶系统,准确地计算出频率检测响应时间常数。结果表明,锁频环的动态性能不仅与电网电压正序分量幅值相关,还与电网电压负序分量幅值相关。提出了一种锁频环的归一化频率自适应方法,并与现有方法进行了比较,发现该方法的频率检测响应较好,能准确获取正、负序幅值与相位信息。仿真和实验结果验证了文中对锁频环动态性能分析的正确性,同时也验证了文中提出的归一化方法的有效性。     

非理想电源电压下的谐波检测方法研究

准确、快速、方便的谐波检测方法是实现有源滤波的重要前提.提出了一种非理想电源电压下的谐波检测方法.该方法首先通过对电源电压的预处理得到了电压基波正序分量的相位信息,然后对电流做dq变换,利用积分环节提取直流分量,最终实现了电流基波正序有功分量的准确检测.运算量明显小于同类方法;为提高动态性能,给出了一种缩短检测信号移相延时的策略;仿真表明该方法能准确快速地进行谐波检测,且动态过程不存在振荡超调.     

一种改进的无锁相环FBD谐波电流检测方法

针对传统FBD谐波电流检测法在提取基波正序有功电流信号时存在误差较大的问题,提出了一种改进的FBD谐波电流检测方法。该方法利用瞬时对称分量法和同步基准变换法对三相电压进行变换,得到与基波正序电压同相位的基准电压信号来代替锁相环提取的电压正余弦量,计算出准确的三相瞬时正序有功等效电导,提取基波正序有功电流,最终获取精准的谐波电流。理论分析表明,该方法不受电网电压不对称和电流畸变的影响,消除了锁相环提取信号带来的误差,提高了检测精度且易于实现。仿真结果验证了该方法的精准性和可行性。     

风电系统中几种电网电压跌落检测方法的比较研究

新的电网规则要求风电机组具有低电压穿越能力,快速准确地检测出电网电压的跌落故障,是风电机组主控和变流器进行相应控制的前提条件.详细介绍和讨论了适用于三相对称故障的常规dq变换法,适用于单相不对称跌落故障的改进dq变换法和适用于复杂不对称跌落故障的正序电压检测法的工作原理及其优缺点.常规dq变换法和改进dq变换法的仿真和实验结果表明,这两种方法能够快速准确地检测出电网电压的跌落信号,正序电压检测法的仿真结果表明,该方法能够快速准确地检测出复杂故障情况下的电网电压正序分量.     

针对电网不平衡与谐波的锁相环改进设计

在新能源并网发电系统中,准确地提取电网电压的频率、相位和幅值等电网同步信号是实施有效控制的基础。针对电网不平衡与谐波条件下电网同步信号的检测需求,提出了一种静止坐标系下的改进型锁相环设计方法。该方法采用谐振器提取并滤除电网电压中的高频谐波,结合自适应陷波器(ANF)与正负序消除环路(PNSC)完成电压正负序分离,进而准确地提取电网正序电压的同步信息。仿真和实验结果表明,在不平衡与谐波电网条件下,所设计的锁相环能够快速准确地锁定电网电压的属性,且具有检测精度高、对频率波动鲁棒性强等优点,可为新能源并网发电控制提供可靠的基准信号。     

一种改进的三相不平衡电压暂降检测算法

目前电压暂降成为了影响电能质量的主要因素,对电网电压进行快速且准确地检测是进行电压暂降治理的前提。文中针对三相不平衡电压暂降,依据对称分量原理提出了一种改进的三相不平衡电压暂降的检测算法。该算法在双dq变换的基础上,首先将所检测的电压信号进行正序负序坐标变换,而后通过三个连续的采样点对坐标变换后dq坐标系下的正序、负序分量中的直流成分进行快速提取,继而通过幅值与相位的计算可分别求得电压正序、负序电压的幅值与相位。最后,MATLAB/Simulink仿真结果验证了该方法的先进性与有效性。     

电网谐波和不平衡对锁相环影响及改进策略

新能源并网发电系统中,准确获取电网同步信息是进行有效并网控制的基础,故提出了一种基于对称分量法的单同步坐标系改进型锁相策略。该策略利用改进的全通滤波器(APF)基于对称分量法完成电网电压正、负序分离,能够快速适应电网频率波动,再通过基于二阶广义积分器(SOGI)的自适应滤波器在采样信号相位不发生偏移时,快速稳定地抑制电网谐波,从而准确地获取电网电压的同步信息。在电网谐波和不平衡的条件下,所提锁相环(PLL)策略能够快速准确地锁定电网信息,且具有检测精度高、对电网波动适应性强等优点。     

采用正弦幅值积分器的单同步参考坐标系同步信号检测方法

三相并网变流器的控制需要提取电网电压同步信号,实现正、负序分量的分离。在电网电压不对称工况下,由于电压负序分量的影响,传统的单同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)性能受到影响。本文通过对不对称工况下SRF-PLL的性能分析,提出了一种基于正弦幅值积分器锁相环(SAI-PLL)的单同步参考坐标系正、负序分量分离方法。该方法利用正弦幅值积分器(SAI)消除了基波负序分量对正序分量提取的影响,并可同时实现负序分量的提取。详细介绍了SAI-PLL方法的工作原理,并建立了数学模型,讨论了相关参数的选取。与其他方法进行了比较,结果表明本文提出的方法在性能上具有一定的优势。仿真和实验结果均表明,所提出的方法能够消除电网不对称/畸变工况对同步检测的影响,准确快速地提取电网同步信号。     

基于二阶广义积分的变流器电网同步法

在电网侧三相不平衡条件下发生电压跌落和频率波动时,为保持控制系统中变流器正常工作和实现风机的低电压穿越,现使用基于二阶广义积分的方法对上述两种电网不平衡故障条件下的正序电压和相位进行快速精确的检测。此电网同步检测系统主要由三个基本功能块组成：1）正交信号发生器（QSG）;2）正序分量计算模块;3）锁相环（PLL）。利用基于双二阶广义积分的方法搭建了QSG模块,为此,这个电网同步检测系统命名为SOGI-PLL。通过在PSIM软件中搭建仿真模型对基于该方法的PLL进行了验证,结果表明：对于两种电网不平衡故障条件下的正序电压分量及相位,系统能较快地检测出正序分量和相位信息,故障响应时间控制在毫秒级别;且实现了频率自适应检测,跟踪误差小于2%。     

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。