文摘

正基于多重二阶广义积分的电网谐波分量检测[中]/李练兵,郭向尚,王增喜//电工电能新技术.2015(9).-33~37.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     

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。     

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。     

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。     

复杂电网下无功及谐波电流检测算法研究

当电网电压不对称、有谐波畸变、频率突变等情况下,传统的基于瞬时无功功率理论的电流检测法检测结果存在较大误差。根据Ip-Iq电流检测理论,提出一种基于复系数滤波正负序解耦网络的电流检测法,对其进行理论分析和数学建模,设计电流检测网络结构。该方法由于锁相环采用了复系数滤波正负序解耦网络,可在复杂电网情况下准确跟踪基波正序分量相序;由于电流滤波也采用了复系数滤波正负序解耦网络,滤波后的电流可以更精确的实现正负序分离。通过在电网电压不对称、有谐波畸变及频率突变三种情况下对所设计的电流检测网络进行仿真验证,结果表明了本方法的可行性和有效性。     

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。     

电网谐波下PWM变换器的谐波电流抑制

为提高新能源发电的电能质量,对电网谐波下PWM(pulse-width modulation)变换器的谐波电流抑制进行研究。通过分析PWM变换器的数学模型,推导出电网谐波条件下PWM变换器的谐波电流分量。针对电网电压谐波条件,提出一种新颖的新能源PWM变换器谐波电流抑制方案,该方案采用α-β正负序解耦计算电网电压基波前馈项,采用d-q正负序解耦进行电流闭环控制,并引入电网电压谐波,经P调节器作为电压前馈项,叠加至基波调制波进行谐波电流抑制。Matlab仿真结果表明,所提控制策略比传统的d-q正负序解耦控制明显改善了谐波电流含量。     

一种双正弦幅值积分器解耦锁相环的设计

针对在电网三相电压不平衡时传统锁相环不能准确检测基波正序相位的问题,设计了一种双正弦幅值积分器解耦锁相环(decoupled double sinusoidal amplitude integrator phase-locked loop, DDSAI-PLL)。该锁相环利用正弦幅值积分器的频率选择特性,在αβ坐标系下采用正负序解耦结构实现了正序分量的完全提取。同时引入一阶负反馈系统作为频率自适应环节,使锁相环在电网频率发生偏移时仍然可以对基波正序频率进行准确估计。建立了DDSAI-PLL的数学模型,并对其关键参数进行了设计。最后使用DSP实现该锁相环,并在电压畸变条件下与传统的同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)进行了对比实验,结果证明了所提锁相方法的有效性。