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。     

适用于电压畸变且不平衡的旋转矢量检测法

电网电压畸变且不平衡时,准确快速地检测电压和电流是电网进行电能质量治理和安全稳定运行的前提条件。通过分析电网电压和电流的矢量特性,推导出旋转矢量检测法,可以在电压畸变且不平衡的条件下检测出电压和电流的指定次谐波以及有功和无功电流。该方法在检测过程中仅需要电压和电流的瞬时值,不需要应用锁相环检测电压相位,且电网电压发生频偏不会影响检测结果。仿真和实验结果证明了旋转矢量检测法的有效性。     

不平衡且谐波畸变电网电压下双馈风电系统控制策略

针对并网点电压不平衡且同时含有5次、7次谐波电压的电网条件,文中利用串联网侧变换器和并联网侧变换器的协调控制以及正向同步旋转轴系下的比例积分—双频谐振(PI-DFR)控制器,提出了基于串联网侧变换器的双馈风电系统在不平衡且谐波畸变电网电压下的改进控制策略;在实现了定转子电流平衡无畸变、发电机输出功率和电磁转矩无波动的同时,亦消除了系统输出有功功率的2倍和6倍频波动。此外,还提出了考虑并联网侧变换器电流容量时参考电流指令在其电流最大值下的分配原则及分配后的参考电流指令。对一台2MW基于串联网侧变换器的双馈风电系统在不平衡且谐波畸变电网电压下的仿真分析,验证了所提控制策略及并联网侧变换器参考电流指令分配原则的正确性。     

电压畸变和不平衡状态下无锁相环UPQC补偿量检测方法

针对电网电压畸变和不平衡状态下采用锁相环所带来的缺陷,提出一种无锁相环UPQC补偿量检测方法。该方法基于同步坐标变换理论,在DSP内部建立的虚拟正余弦函数表基础上对三相电网电压进行同步坐标变换并获取单位基波正序电压分量,直接求取电压补偿量,随后利用已得结果进行基波正序有功电流的分离,无需对三相电压进行锁相和对电网电流进行同步坐标变换,同时与现有无锁相环方法相比,运算得以进一步简化,可以更加可靠、快速和准确地检测电压、电流补偿量。仿真和实验结果证实该方法用于UPQC电压、电流补偿量检测具有良好的可行性和有效性。     

不平衡畸变电网电压下的谐波检测

此处分析了三相四线制有源电力滤波器(APF)基于佛布迪(FBD)的谐波电流检测算法,针对它在不平衡畸变电网电压下的不足,提出一种改进的谐波电流检测算法。该方法利用三角函数矩阵与电网电压运算,得到基波正序电压,再基于单同步坐标系软件锁相环(PLL)实时跟踪基波正序电压的相位,进而快速求取谐波指令电流。仿真分析和实验结果验证了该方法的检测结果不受电网电压不平衡和畸变影响。     

电压畸变条件下软件锁相环精度提高

串联补偿设备要求在电网电压畸变的条件下,能够准确地锁住电压基波正序相位.基于瞬时无功理论的软件锁相环(SPLL)技术是目前常用的锁相方法,但该方法有一定的误差.这里设计了一个低通滤波器(LPF),能够在电网电压存在谐波、跌落、直流分量等情况下高精度地锁相,从而使串联补偿设备获得较好的补偿效果.仿真和实验证明了该方法的精...     

电网电压不平衡MMC-HVDC无锁相环控制策略

为了降低MMC交流系统不对称时控制系统结构以及提高换流器运行性能,提出了MMC无锁相环控制策略。为实现该控制,首先分析αβ坐标系下交流电网不平衡情况时的有功功率和无功功率成分。其次,以复数滤波器提取电网电压中的基波正负序分量为基础,提出了一种具有控制系统简单,稳定性强的MMC-HVDC无锁相环控制策略。再次,将复数滤波器推广至通用情况,并指出其使用条件;同时,以提取误差小于1%和谐波抑制程度小于20%为指标,推导了阻尼系数的选取范围。最后,建立了MMC-HVDC在单相接地短路故障和频率偏移±0.5Hz情况下的无锁相环仿真模型,仿真结果表明所提策略能够在电网电压畸变率为3.6%时也能将电流畸变率抑制在0.5%以下。     

电网不平衡下基于自适应观测器的锁相环研究

电网不平衡条件下,传统软件锁相环已经不能准确跟踪电网电压的频率和相位信息,且无法直接得到电网电压的正负序分量。针对传统软件锁相环的缺陷,提出了一种静止坐标系下基于自适应观测器的软件锁相环算法。算法设计了电网电压角频率的自适应观测器模型,通过定义Lyapunov函数,推导出电网角频率的自适应律,并设计了使得观测器稳定的增益矩阵。该算法不仅可以观测到电网的频率、相位等信息,同时可以得到电网电压正负序分量。仿真和实验结果表明,基于自适应观测器的锁相环具有检测精度高、动态效果好等优点,当电网处于各种不平衡条件时更能显示其优越性,可为风电网侧变流器的算法改进提供有效的控制基准。     

不平衡电压下VSG无锁相环并网及运行控制策略

针对并网逆变器在不平衡电压下电流畸变严重和锁相环节复杂等问题,文中设计了一种基于改进虚拟同步机(VSG)的逆变器无锁相环控制策略。重点研究了VSG在不平衡电网电压下的运行控制方法,设计了一种基于比例积分谐振(PIR)控制器的改进VSG控制策略,在不改变VSG外特性的基础上有效抑制了逆变器输出电流的不平衡分量。同时,提出一种基于虚拟功率的VSG预同步控制策略,保证VSG孤岛转并网模式的无缝切换。整个控制过程不依赖锁相环,避免了锁相环对系统控制精度以及响应速度的影响,降低了控制系统的复杂度。最后,基于RT-LAB的实时仿真平台对所提控制策略进行了验证。     

电网电压不平衡且谐波畸变时双馈风电机组转矩波动抑制

针对并网点电压不平衡且同时含有5次、7次等电力谐波的弱电网运行环境,建立了双馈感应发电机(DFIG)的完整数学模型,评估了负序和谐波电压成分对DFIG电磁转矩以及定子输出有功、无功功率的负面影响,进而提出了一种转矩波动抑制策略.给出了相应的转子电流指令算法,并设计了比例-积分双频谐振(PI-DFR)电流控制器,其可在无需转子电流相序分解的前提下实现对基波正序、负序及谐波分量的有效、快速调节.实验结果表明,所提出的控制方案能够明显抑制恶劣电网条件下DFIG的电磁转矩波动,从而提高风电机组在电网故障时的不脱网运行能力.     

不平衡电网电压下的MMC子模块电压波动抑制方法

为降低模块化多电平换流器(MMC)对子模块电容的需求,有必要抑制子模块的电容电压波动。电网三相电压不平衡情况发生时,会加剧MMC中子模块的电容电压波动。首先分析了电网电压不平衡时MMC子模块电容电压的波动特性,进一步分析了三次谐波注入对子模块电压波动的影响;重新设计了三次谐波电压注入的幅值和相角,使其能在不平衡工况下有效实现降低电压波动的目标;设计了相应的波动抑制策略;最后,在PSCAD/EMTDC平台上进行仿真,验证了所提注入方案的有效性。     

电网电压不平衡跌落下同步参考坐标系锁相环瞬态响应分析

网侧电压跌落是三相并网变流器运行时的常见工况之一。分析变流器锁相环的瞬态响应有助于提高装置耐受电网故障的能力。基于三相电压型PWM整流器及锁相环的数学模型,以单相电压跌落故障为例,给出了计算同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)相角输出的二阶非线性微分方程,进而由Mathematica软件计算给出数值解。通过Simulink仿真验证了方程的正确性。通过方程分析和仿真对比,得出锁相环PI环节参数影响故障电流波形规律。可知部分情况下,不当的积分参数会导致系统电流出现发散。通过数字物理混合实验验证了仿真结果和理论分析的正确性。     

三相电压畸变条件下软件锁相环分析与实现

传统锁相环无畸变电压的抑制能力,因而在畸变电压条件下会得到错误的相位信息.而对于需要系统电压同步的电力电子装置,相位信息的正确与否对控制性能有极大的影响.提出了一种基于智能PI控制的软件锁相环,通过同步旋转坐标跟踪原理,达到相位锁定的目的.建立了试验系统,对提出的控制策略进行了验证.试验结果表明,该软件锁相环的动态响应速度快,稳态性能好,对畸变电压有很强的抑制作用.     

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。     

不平衡电网下的改进型锁相环设计研究

针对电网三相不平衡时,常用锁相环方法存在电压测量偏移降低,检测准确度和抗低次谐波干扰能力弱的问题,提出一种基于改进型二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的三相锁相环设计方案.分析了SOGI可提取出电压正序基波分量的原理;通过对SOGI进行频域特性分析,找到传...     

电压不平衡时单同步坐标系锁相环的改进算法

为了在电网电压不平衡时能跟踪电网电压基波相位和频率,分析了单同步坐标系的三相软件锁相环(SSRF-SPLL)在电网电压不平衡时不能准确快速锁定基波电压相位的原因,即电网电压不平衡时,dq变换得到的eq中含有二次谐波分量,在使用PI控制时,此二次谐波分量将导致PI难以实现无误差跟踪,影响锁相输出角度。在提高稳态性能并考虑动态性能的基础上,提出了在PI调节器之前增加2次陷波器和特定截止频率的低通滤波器的改善方案。最后通过搭建仿真和实验平台验证了方案的可行性和有效性。     

基于FPGA的三相电网不平衡下的锁相环设计

针对现有的数字锁相环在三相电网电压不平衡下精度降低的问题,提出了一种基于双同步坐标系解耦软件锁相环(DDSRF-SPLL)的控制策略。分析了DDSRF-SPLL的数学模型,根据DDSRF-SPLL解耦控制策略,采用硬件描述语言VHDL设计了基于FPGA的各个模块。仿真结果表明,基于FPGA的锁相环抗干扰能力强,对频率波动具有很好的适应性,锁相效果稳定、准确。     

电压不平衡时风电系统中基于双同步变换的锁相环设计

快速准确地锁定正序基波电压分量的相位和频率是保证风力发电系统中网侧变换器、静止无功补偿装置安全可靠运行的基础.针对基于单dq坐标变换的锁相环在电压不平衡和畸变时动态过程较差等问题,提出一种基于解耦双同步参考坐标变换的锁相环设计方法,通过双dq变换和解耦计算检测出不平衡电网电压中正序分量和负序分量,从而消除电压不平衡的影响.在电压不平衡、电压畸变、频率突变和单相接地情况下进行了仿真和实验研究,结果验证了所提方法的正确性和有效性.