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。     

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。     

同步相位与瞬时对称分量的检测新方法

电网不对称故障时,快速、准确地检测同步相位和对称分量,是基于电压源逆变器的灵活交流输电系统(FACTS)装置实现控制与保护的关键问题之一。在分析传统三相锁相环工作原理和负序分量影响锁相环(PLL)检测性能的基础上,设计了一种同步相位与对称分量的一体化实时检测新方法。该方法在正负序同步坐标系下采用电压前馈补偿实现对称分量的检测,用测得的基波正序电压q轴分量作为锁相环的输入,用锁相环的输出相位作为同步坐标变换的参考相位。并分析了该方法实现的机理,给出了检测电路的实现框图,同时进行了实验验证。结果表明,该方法既能在电网电压不对称时准确检测同步相位和对称分量,又能消除交流系统频率变化对检测同步相位和对称分量的影响。     

电网不平衡下改进新型锁相环的研究

锁相环(PLL)在电网同步系统中至关重要,尤其是在电网电压畸变或不平衡的情况下。为了快速而有效地跟踪电网电压相位,首先对各相电网电压与其绝对值之和的商值与时间近似成线性关系进行了详细的理论推导,然后根据三相电网电压绝对值与相角之间的一一对应关系快速准确地检测相角。当三相电网电压不平衡或畸变时,通过双二阶广义积分器(DSOGI)提取电网电压中的正序分量,将正序分量作为改进新型PLL的输入。实验结果验证了该改进新型PLL的优越性。     

适用于电网不平衡时的广义积分器锁相环设计

为准确快速检测出电网电压的幅值、相位和频率,在分析对称分量法及单同步坐标系锁相环基本原理的基础上,提出了广义积分器锁相环的设计方法。这种方法在αβ坐标系下对电网电压进行正、负分序,进而锁定正序电压的相位和频率。并且使用Matlab/Simulink环境分别对单同步坐标系锁相环和基于广义积分器锁相环进行仿真研究,仿真结果表明广义积分器锁相环在电网不平衡时能够准确提取电网信号的幅值、相位和频率,频率自适应性良好且对低次谐波有一定的抑制作用。     

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。     

非理想电网下基于双d-q变换的锁相环设计

针对传统的单同步坐标锁相环(SSRF-SPLL)在非理想电网条件下存在检测相位和幅值不准确的问题,此处提出多陷波器级联的双同步坐标系解耦软件锁相环(DDSRF-SPLL),通过多个陷波器级联环节滤除电网背景谐波,通过双同步坐标系解耦滤波环节提取电网正负序分量。该方案可以快速准确地输出电网电压的相位、频率和正负序分量。仿真和实验结果验证了所提锁相环(PLL)在电压理想工况、不平衡工况、基波非工频工况和电压有背景谐波工况的有效性。     

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。     

基于改进DSOGI-FLL的并网变流器多谐振解耦网络同步方法

电网电压基频正序分量相位和幅值的准确检测是三相并网变流器稳定运行的重要保证。针对传统单同步旋转坐标系锁相环在畸变或不平衡电网下锁相精度低的问题,文中利用双二阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)设计了一种多谐振解耦网络的电网同步方法。首先,分析了二阶广义积分器锁频环自适应提取电网电压基波和频率的原理;其次,详细分析了不平衡电网下DSOGIFLL的锁频响应特性,提出将负序电压分量考虑在内的增益标准化线性模型,以提升其在不平衡电网下的锁频性能;然后,设计了以DSOGI-FLL为基础的多二阶广义积分器谐振解耦网络,实现畸变及不平衡电网下基波电压信息的准确获取。仿真与实验表明,该方法在电网电压畸变或不平衡情况下均能准确获取电网电压基频正序分量的相位和幅值信息。     

电网故障时电力电子变流器的直接解耦同步法

现代电网出现短路、断线等故障时,临近故障点的各电网节点及并网变流器将运行于三相不平衡、电压闪变等异常状况F。通过对故障电网电压各序分量、谐波分量的分析,提出‘种基于矿、负序解祸的电网故障状态下并网电力电子变流器的直接解耦同步法（directdecoupledsynchronizationmethod,DDSM）。确切地说,通过克拉克变换,然后对参考电压“。蛳中的基波正负序分量进行解耦,即得到三相电压的矿负序摹波分量。正负序分量的解耦是利用现有的一些单向锁相环（phase—lockedloop,PLL）模块来实现的,这些模块可以理解为一种频率跟随的滤波器,能够滤得基波及其正交分量。对于电网存在较严重低次谐波的情况,还介绍对该解耦方法的简便扩展方案。相对于现有的一些三相电网同步方法,直接解耦同步法能够处理正负序基波频率不同的情况,其扩展方案可有效节省系统工作量。对直接解耦同步法及其扩展方案的频谱响应和运行特性进行分析和比较,并通过基于DSPACE半实物仿真平台的实验进行验证。     

电压不平衡且畸变下基于UHCM模块的锁相环研究

针对传统的基于同步参考坐标系的三相锁相环在非理想电网环境下不能准确跟踪电网电压的相位问题,提出了一种基于不平衡谐波补偿机制模块的三相锁相模型。该模型首先利用UHCM模块估算各次谐波的含量,进而有效地消除谐波分量的影响,把正序基波分量和负序分量提取出来;然后通过αβ坐标变换,可以准确获得基波正序电压分量频率和相位等基本参数。仿真结果表明,该方法具有较强的谐波抑制能力和动态响应速度快的特点,满足电网信号同步跟踪要求。     

基于光伏并网逆变系统的改进锁相环设计

针对光伏并网系统中的传统锁相环在电网电压不平衡的情况下存在的锁相精度不高的问题,提出了一种能快速、精确地提取电网电压相位的一种双二阶广义积分锁相环(DSOGI-SPLL)。系统通过采用双二阶广义积分和标准的三相锁相环有效地过滤电网电压负序分量,从而提取出电网电压正序分量,达到精确检测电网电压正序分量的相位的目的。最后,对电网电压两相跌落和三相不平衡跌落分别进行仿真,采用DSP样板对仿真进行验证。仿真实验结果表明,该锁相环能够向并网逆变器提供更精确的控制基准,提高了并网发电系统并网的稳定性和有效性。     

电网不平衡情况下基于神经网络并网逆变器同步技术研究

为解决常规锁相环技术在电网电压不平衡情况下难以对电网电压频率和相位进行有效检测的问题,提出一种电网不平衡情况下基于神经网络的并网逆变器同步算法。首先,在两相静止坐标系下推导电网电压状态方程,并基于此建立神经网络;然后,利用网络输出电压矢量和实际电压矢量误差进行在线调整权值,并利用权值调整计算在线辨识电网电压频率、相位和幅值,从而可以构建电网电压的正负序分量。仿真和实验结果表明:该方法能在电网不平衡情况下快速有效在线自适应辨识电网电压频率和相位,提取电网电压正负序分量,具有较强的鲁棒性。     

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。     

基于解耦的双同步坐标系的三相锁相环设计

快速准确地跟踪电网电压是并网变换器稳定运行的保障。针对传统锁相环在电网电压畸变或不平衡下,不能实时并精确检测出基波正序分量幅值和相位的问题,提出了一种基于解耦的双同步坐标系(DDSRF)的三相锁相环设计方法,该方法通过引入解耦的双同步坐标系分离出基波正序分量,实现了基波正序分量的精确检测。仿真结果表明该三相锁相环能够在电网不平衡和畸变时快速准确地检测出电网电压基波正序分量的幅值和相位。     

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。     

基于解耦双同步坐标变换的三相锁相环研究

提出了一种三相电压在三相电压不对称、频率突变、相位突变、注入谐波等不平衡情况下,准确锁定基波正序电压频率以及相位的方法。正(负)序同步坐标变换后,将产生二倍频交流分量,这个分量可以看作是由负(正)序电压分量导致的。通过提取负(正)序同步坐标变换下的直流分量,对正(负)序同步坐标变换下的二倍频交流分量进行补偿,构建了正负序解耦模块;同时,合理设计低通滤波器,滤除高次谐波分量,从而准确提取出了三相不平衡电压的正序基波分量。仿真结果表明,该方法能更快速准确的锁定基波正序电压的频率及相位。     

基于多重二阶广义积分的电网谐波分量检测

当电网出现三相电压不平衡或含有低次谐波等状况时,为保证功率变流器输出与电网同步,采用了一种频率自适应同步检测方法。该方法是基于多重二阶广义积分器基础上的解耦网络,通过锁频环来进行频率调节,同时利用交叉对消网络来进行对各阶谐波分量的解耦,并通过等效滤波器来实现基波和各次谐波分量的分离。该方法可以检测出功率信号在基波频率下的正负序分量,且适用于低次谐波连续分量的检测。理论分析和Matlab仿真表明,采用的频率自适应同步检测方法可以在电网故障条件下有效地获得谐波正负序分量的相位和幅值,并且具有良好的静态和动态性能。     

电网不平衡下双同步坐标系锁相环方法研究

针对PWM整流器或光伏逆变器等应用中,在电网不平衡条件下对电网电压基波正序分量的检测存在较大的误差。提出了采用双同步坐标系锁相环(DSRF-PLL)方案,可以在电网电压不平衡的情况下消除传统的同步坐标系锁相环系统存在的误差。通过将电网电压矢量的正序和负序分量转化到DSRF中,形成一个解耦网络可以完全分离正序和负序分量。由此得到的DSRF-PLL即使在电网不平衡或者频率变化的情况下也可以快速、准确地检测正序电压的相位,同时可以计算得到正序、负序电压矢量分量的幅值和频率。对所提出的锁相环方案进行了详细的理论介绍和方案设计,并且实验测试表明DSRF-PLL在电网不平衡条件下具有较好的锁相能力,验证了该方案的有效性,对工程应用具有一定的指导意义。     

电网故障下风力发电系统网侧电压同步信号检测

风力发电系统网侧变换器的并网性能依赖于高性能的同步检测系统,尤其是在电网电压故障情况下快速而准确地提取同步信号。在双同步参考坐标系下提出一种基于二阶广义积分器(SOGI)的新型锁相环,消除了dq变换中电网电压不平衡和低次谐波产生的2倍频和谐波变换交流分量带来的影响,实现了对基波电压同步信号的检测。MATLAB仿真和试验结果表明:该方法能快速有效地实现对基波电压正、负序分量以及电压频率、相位的提取。