电网电压不平衡条件下三相锁相环的性能比较

快速准确地检测电网电压幅值、相位和频率信息是实现三相并网型电力电子变换器良好运行控制的前提。锁相环(PLL)作为目前使用最普遍的电网电压幅值、相位和频率的获取方法,其性能对于整个控制系统至关重要。本文在对三相软件锁相环基本原理进行分析的基础上,针对电网电压不平衡情况下基于单同步旋转坐标系的常规PLL检测的幅值和频率会存在较大2倍频谐波扰动的问题,深入研究了目前在电网电压不平衡条件下三相锁相环的设计思路和实现方法。最后,通过Matlab/Simulink仿真实验对各锁相环在电网电压不对称跌落的情况下的稳态和动态性能进行分析对比,归纳总结各锁相环的优缺点,以期为实际工程应用提供理论依据和参考。     

电网非理想情况下的同步锁相技术

电网电压同步锁相是并网逆变系统的关键技术之一,当电网电压出现不平衡时,同步旋转坐标系d,q轴上含有二倍频分量,导致传统同步锁相技术不能准确检测出电网基波正序电压相位信息。在分析d,q轴二倍频分量产生原因的基础上,提出将q轴分量通过FIR滤波器移相90。后注入d轴来消除二倍频分量的影响,从而获得理想的电网基波正序电压相位信息。分析所提锁相环(PLL)的工作原理,给出其实现方法,探讨该方法在单相系统中的应用,并通过合理设计PLL控制参数来抑制谐波对PLL性能的影响。仿真和实验表明,该方法在电网电压不平衡、频率变化、单相系统及电网电压畸变情况下,能准确检测出电网基波正序电压的相位。     

基于GDSC-PFFC锁相的直驱风机改进控制策略

为保证直驱风机在系统电压不平衡时能正常工作,这里提出一种基于广义延时信号消除器及相位前馈补偿(GDSC-PFFC)的同步锁相环(PLL)控制结构,将系统电压经过GDSC可有效去除谐波对同步锁相的影响,并通过相位前馈环节补偿PLL闭环调节导致的相位滞后问题,在系统存在谐波和不平衡时能快速准确地检测出系统基波相位和频率。在此基础上提出直驱风机在电网电压不平衡时的正负序双电流解耦控制策略,并搭建试验平台,试验结果表明,该锁相算法在电压不平衡或畸变时均能准确快速地提取基波正序电压的幅值、相位和频率,同时改进控制策略能显著提高风机在电网电压不平衡时的适应能力。     

基于DFT和DSC提取电压基频正序分量的方法

针对三相电网电压可能含有谐波和不对称分量的情况,通过离散傅里叶变换(DFT)算法提取其中基频信号的幅值和相位,重构出基频信号后,再通过延时信号消除算法(DSC)提取基频信号中的正序分量,最后通过同步参考轴锁相环(SRF-PLL)完成对基频正序信号的相位跟踪,同时该PLL还能给定基频正序分量(FFPS)的频率估计值,该频率的获取使得DFT和DSC具有频率自适应性,能准确提取相应信息。最后通过实验验证了这种信号提取方法的可靠性和正确性。     

风力发电系统中电网同步改进型锁相环设计

针对风力发电系统中电力电子变流器同步信号检测中所存在的问题,提出了一种结合单相锁相环(MPLL)、正序电压计算单元和同步参考坐标变换锁相环(SRF PLL)的改进型锁相环设计方法。该方法采用2个MPLL来检测电网电压的α和β分量及其移相90°的电压信号,采用正序电压计算单元来检测正序电压分量,经SRF PLL锁定正序电压的相位,从而消除电压不平衡对检测结果的影响。且MPLL和SRF PLL的2次滤波对谐波有较强的抑制作用。此外,根据改进型锁相环的结构模型导出了正序电压分量检测的运算关系,进行了SRF PLL锁相环的控制器参数设计,给出了MPLL参数的系统化设计方法。仿真和实验结果表明,在电压不平衡、电压畸变、频率突变和单相接地情况下,所设计的锁相环均能够快速准确地锁定正序电压基波分量的相位,为风力发电系统控制提供可靠基准。     

一种基于滑动平均滤波器的同步锁相算法研究

提出了一种基于滑动平均滤波器的三相软件锁相环,在αβ轴上添加延时信号消除器滤除直流分量和可能存在的偶次谐波,改进传统PLL的控制结构,克服了硬件锁相环存在漂移、失锁、抖动和依赖过零点检测等缺点,避免了传统软件锁相环难以兼顾稳态检测精度和动态响应速度的不足。采用时域仿真将该方法与传统锁相算法进行对比分析,结果表明,该算法在三相电压跌落、不平衡、频率跳变以及出现直流分量时均能够准确快速地提取基波正序电压的幅值、相位和频率。     

基于FPGA的三相锁相环实现

提出一种基于可编程逻辑阵列(FPGA)实现三相锁相环(PLL)控制器的全数字化方案。在单片FPGA中,采用硬件描述语言VerilogHDL实现了包括d,q坐标变换、PI调节器、压控振荡器(VCO)模块及其它实验用模块的三相锁相环控制算法。基于Simulink的仿真结果显示,在三相电压频率突变时,三相锁相环对输入信号频率和相位锁定时间小于两个基波周期的,稳态误差小。基于FPGA硬件逻辑实现的三相锁相环控制器实验结果表明,在三相电压畸变的输入下,动态和静态特性良好,对非线性负载和测量引起的谐波、直流偏移等干扰也不敏感,这种控制器能够满足柔性速度系统(FACTS)装置对电压和相位信息实时性和准确性的要求。     

基于频率和初相角解耦检测的新型锁相环

提出了一种由锁频环(FLL)和初相角锁相环(PLL)构成的新型三相PLL。FLL采用了一种新型的微分算法来检测频率误差,可避免由电压相角或幅值突变导致的频率检测误差。该新型PLL采用频率自适应数字滤波器(FADF)滤除输入信号中的谐波和噪声,提高了相角的检测精度。FADF利用多重化延时信号消除算法消除频率较低的谐波,然后通过巴特沃斯低通滤波器滤除高次谐波和噪声,可以在dq域准确、迅速地提取基波正序电压。同时,初相角PLL拥有较高的特征频率,使得新型PLL可以在相角突变后迅速地实现同步。通过仿真和实验对新型PLL的性能进行了验证,且为了适用于计算能力较差的控制器,给出了新型PLL的简化方案。     

二阶广义积分器的三种改进结构及其锁相环应用对比分析

二阶广义积分器(SOGI)可以提取三相电网电压信号中的基波正序分量,通过锁相得到精确的电网相位信息。而SOGI本身存在对输入信号频率依赖性强的缺陷,为此提出三种改进型SOGI。对三种改进型SOGI进行详细的对比分析,并将其应用到锁相环(PLL)中。之后将三种改进型SOGI-PLL分别在电网电压不平衡、含有直流分量和含有高次谐波的情况下进行对比实验,可以证明改进Ⅲ型SOGI-PLL具有更好的电网适应性。最后,通过实验验证了理论分析的正确性和可行性,并给出了结论。     

两相静止坐标系下消除不对称和谐波影响的同步信号提取方法

三相并网变流器可以在同步旋转坐标系下,也可以在两相静止坐标系下进行控制。无论在哪一种坐标系下进行控制,都需要能够快速准确地提取出电网同步信号。为了满足两相静止坐标系下变流器的控制需求,文中将正弦幅值积分器应用于两相静止坐标系下的同步信号提取。通过对在不对称和含有谐波情况下的输入电压进行矢量描述,提出采用多通道正弦幅值积分器的同步信号检测方法,可以消除负序分量和谐波分量的影响,而且无需进行正负序分离就可以直接得到正序分量和负序分量的幅值和相位信息。文中建立了多通道正弦幅值积分器同步信号提取方法的数学模型,揭示了同步信号提取的机理并讨论了反馈参数的选取原则。通过构造频率自适应算法,克服了电源频率变化对同步信号提取的影响。理论分析和实验结果都表明所提出的同步信号提取方法可以在电源频率变化、不对称以及含有谐波的情况下快速准确出提取出正负序分量的幅值和相位信号。     

大规模储能系统发展现状及示范应用

随着储能技术的飞速发展,大规模储能系统已经成为保证电力系统可靠供电的一个重要手段。介绍了储能技术的类别及其在电力系统中的作用,并阐述了其在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用实例,论述了储能技术未来发展趋势。     

1 000 kV皖南-浙北特高压线路工频参数测试干扰及结果分析

特高压线路工频参数测试干扰分析是选择适合工频参数测试方法及测试结果分析的重要基础。测试了1 000 kV皖南-浙北特高压线路正序和零序参数测试期间的干扰电压信号,分析了其频谱特征;在此基础上,通过与正序参数仿真计算值的对比分析了正序参数实际测试偏差。结果表明：皖南-浙北特高压同塔双回线路工频参数测试期间,干扰电压存在“三相不平衡性及时变性”的特点;工频法和异频法2种不同方法得到的线路参数测试结果存在一定差异;干扰电压“时变”时,线路工频参数测试宜采用异频法。     

ICEMI' 2015征文通知（英文）

正Qingdao,China7.16-19,2015The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world’s premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

12th International Conference on Electronic Measurement&Instruments(ICEMI'2015)

正Qingdao,China7.16-19,2015The International Conference on Electronic MeasurementInstruments(ICEMI)is the world's premier conference dedicated to the electronic measurement and test of devices,boards and systems that is covering the complete cycle from design,verification,test,diagnosis,failure analysis and process of manufactory and products     

某300 MW机组循环水泵出力不足的诊断分析

某300 MW机组投产以来循环水流量不足,极大地影响了机组的经济性。通过试验诊断分析得到,循环水系统设计阻力小于实际值,导致按照设计阻力选型的循环水泵出力不足,使得循环水流量偏小,影响了机组运行的真空。根据循环水系统实际阻力特性,对循环水泵进行重新选型整体改造,取得了较好的效果,与改造前相比,供电煤耗降低1.174 ~1.200 g/（kW·h）。据此,提出了循环水泵在设计选型时的注意事项。     

锂离子电池安全性能评价研究

综合考虑锂离子电池的安全性能检测要求和重点项目,以红外热像技术检测多次循环后的电池在过充过程中的温升,利用电池程控测试仪检测电池的电学信息,建立"热电"综合评价体系,并在3 C过充电条件下,将50℃的温度极值和5.0 V的电压极值确定为量化指标,对电池体系的安全性能进行评价。该评价系统具有快速、灵敏和全场性的优点。     

Active beam vibration control using PZT actuators

Abstract

Smart materials of lead-zirconate-titanate (PZT) piezoelectric ceramics have attracted attention in recent years for active vibration control, acoustic noise suppression, health monitoring and damage assessment. We at McDonnell Douglas Aerospace have been studying these ceramics for use as sensors and actuators in various space and aircraft structures. In this paper, we will report results of a recent study on active vibration control using monomorph PZT actuators. The experiments were performed on thin aluminum cantilever beams. Collocated and non-collocated sensors and actuators were employed. Two control techniques: the classical velocity feedback and adaptive feedback controls, were investigated. We have obtained significant damping and broadband vibration attenuation of greater than 30 dB using the classical control with the single-input single-output feedback approach. A 24 dB reduction has also been achieved using the adaptive control with the multiple-input single-output approach. Detailed experimental methods and results will be described.     

锅炉停用保护剂对水汽氢电导率的影响研究

电站锅炉停用保护剂多采用十八胺和表面活性胺。对这2种停用保护剂进行了应用效果对比研究,即对湿冷机组、空冷机组采用十八胺或表面活性胺、有无凝结水精处理系统等6台机组停机和启动过程中给水、主蒸汽和凝结水的氢电导率变化情况进行分析。研究结果表明：在停机过程和启动过程,2种保护剂均会在水汽系统中发生部分分解,导致水汽系统的氢电导率显著升高;表面活性胺和十八胺比较,使用前者,机组启停机过程可保持凝结水精处理系统正常投运,因而可使水汽质量迅速达标,对机组安全运行有利,因此推荐采用表面活性胺作为锅炉停用保护剂。     

基于熵权的TOPSIS核一级锻件质量评价方法的探究

全面、客观地对核一级锻件质量状况给予综合性评判,建立一套适用于锻件质量评价的方法体系很有必要。根据影响核一级锻件质量的制造工艺和成品质量检验,分析了影响锻件质量的主要工艺参数,建立了锻件质量评价的指标体系。在此基础上,探究了基于熵权的逼近理想解排序（TOPSIS）法的特点,建立了相应的评价模型,并将该模型应用于核电站反应堆堆芯筒体锻件的质量评价,获得了堆芯筒体质量状况的优劣排序。研究结果表明：TOPSIS法可有效、科学、客观地评价核一级锻件质量状况,且便于操作、易于推广使用。