改进的解耦双同步坐标系锁相环的设计与实现

微网中的电压可能会存在较大的谐波和不平衡,因此要求锁相环(PLL)能够迅速、准确地确定电网正序电压的相位。提出的改进型解耦双同步坐标系PLL通过在q轴加入6次谐波的陷波器,可抑制电网中的5次负序电压和7次正序电压对锁相的影响。锁相程序在相位变化较大时改变正弦表的指针,在相位或频率变化较小时调节DSP周期寄存器。实验证明了该锁相方法的有效性。     

谐波畸变电网下的单相同步旋转坐标系锁相环

锁相环技术是并网变流器的核心技术之一。针对传统单相同步旋转坐标系锁相环在畸变电网下锁相精度差的问题,提出一种基于离散傅里叶变换(DFT)的高精度锁相环技术。基于DFT的锁相技术的核心问题是如何准确获取电网频率,将DFT和单相同步旋转坐标系锁相环相结合,利用DFT的优异选择性滤波性能和相角变换性质,从畸变电网信号中准确提取基波和生成虚拟正交信号,在同步旋转坐标系提取电网频率,实现DFT的频率自适应,最终无静差、高精度跟踪电网相位。仿真和实验结果表明,所提出的锁相环对电网电压的畸变谐波、直流偏置误差和电网频率脉动等有很好的适应性,在各种电网条件下,均能准确地跟踪电网电压相位,验证了该锁相方法的有效性和优越性。     

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。     

一种基于同步旋转坐标变换的单相锁相环新算法

单相锁相环技术对于一些需要电压相位信息的控制场合具有重要意义。本文提出一种单相锁相环新算法,算法基于同步坐标旋转变换,通过反馈解耦的方法简化了锁相环的结构,同时避免了滤波器带宽受到系统动态性能要求制约的问题。文中在介绍基于同步旋转变换的单相锁相环方法基础上,给出了改进算法的推导过程,并对新算法中的调节器参数进行了设计。仿真与实验结果验证了该新算法的有效性。     

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。     

双同步坐标系解耦滤波器复变量建模与分析

针对解耦双同步坐标系锁相环(DDSRF-PLL)传统实变量模型阶数较高、序分量响应不易观察、滤波性能评估困难等问题,提出了一种基于复变量的DDSRF-PLL建模方法。首先,建立了其复变量模型,分析了序分量响应特性,该复变量模型表明正序基波输出模型对负序基波分量实现负无穷大的衰减,同时可得到其他频率序分量的衰减增益;然后,基于提出的复变量模型,设计了二阶低通滤波器以显著增强解耦网络的滤波性能,并进一步分析了高阶低通滤波器的可行性与必要性。研究表明采用二阶低通滤波器即可满足大部分场景下的谐波抑制要求,且具有计算量小、模型阶数低、易于数字实现的优点。实验结果验证了所提复变量模型的正确性与有效性。     

电压单相跌落下VSG输出平衡电流控制策略

电网发生单相电压跌落会造成双馈风机变换器输出电流不平衡、冲击电流过大。传统虚拟同步控制策略以理想电压为基础建模,无法应对电压负序分量与正序分量耦合的情况,将直接影响电流环和脉冲宽度调制信号输出的稳定性。针对这一问题,提出了解耦双同步坐标系下基于单相Park变换的虚拟同步控制策略(DDSRF-VSG-Spark)。首先,通过解耦双同步参考坐标系实现正序分量与负序分量解耦,然后采用单相Park变换技术实现脉冲宽度调制信号和电流的稳定输出。最后,通过仿真对比验证,电网电压单相跌落期间,DDSRF-VSG-Spark能够保证系统的稳定运行。     

正交分量动态生成的单相锁相环

针对单相并网变流器的同步问题,为在获得零稳态误差的同时达到频率自适应的目的,结合Park变换的特点,提出一种用于同步单相电网信号的单相Park变换锁相环(PLL)。所提出的PLI同时具备对输入信号相位和频率的实时检测,并且使用动态正交分量生成模块,利用PLL的相位输出,通过查正弦表动态生成待锁相信号的正交分量,更适宜数字控制器实现。各种工况下的实验验证了所提出的单相Park变换PLL的可实现性,实验数据充分说明其在保证高精度相位输出的同时具备频率自适应特性。     

基于单/双同步坐标系的软件锁相环建模和仿真

针对风力发电机组的低电压穿越控制要求,有必要研究适应电网电压平衡和不平衡情况下的电压快速准确检测方法。在分析单/双同步坐标轴系软件锁相环工作原理的基础上,基于Matlab/Simulink软件平台,分别建立了单同步坐标系软件锁相环（SSRF-SPLL）和双同步坐标系的解耦软件锁相环（DDSRF-SPLL）的仿真模型,并针对电网电压理想工况和电网电压三相不平衡情况,对单/双同步坐标轴系下软件锁相环的运行性能进行了仿真比较。结果表明,SSRF-SPLL仅适合电压理想正常工况下的监测,而DDSRF-SPLL不仅     

基于单/双同步坐标系的软件锁相环建模和仿真

针对风力发电机组的低电压穿越控制要求,有必要研究适应电网电压平衡和不平衡情况下的电压快速准确检测方法.在分析单/双同步坐标轴系软件锁相环工作原理的基础上,基于Matlab/Simulink软件平台,分别建立了单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL)和双同步坐标系的解耦软件锁相环(DDSRF-SPLL)的仿真模型,并针对电网电压理想工况和电网电压三相不平衡情况,对单/双同步坐标轴系下软件锁相环的运行性能进行了仿真比较.结果表明,SSRF-SPLL仅适合电压理想正常工况下的监测,而DDSRF-SPLL不仅适合电压理想工况,而且无论是电压单相或两相跌落等情况也能快速地实现电压幅值、相位和频率的监测.     

基于双同步旋转坐标的单/三相通用锁相算法设计

提出了一种新型单相/三相通用锁相环算法。该算法将单相电压、三相电压统一视为三相不平衡信号,在双dq同步旋转坐标系上进行投影,利用二倍频分量提取网络来实现正序信号、负序信号的快速解耦,有效提高了锁相环低通滤波器的截止频率;同时,利用正序直流d/q比值作为锁相环反馈量,克服了交流母线电压幅值变化的影响;同时还介绍了算法的结构和原理,建立了锁相环传递函数。考察了锁相环传递函数的零极点分布,分析了采样周期、低通滤波器截止频率对锁相性能的影响。最后,进行了仿真和实验,证明了该算法的有效性。     

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.     

实现相位和频率检测解耦的快速锁相环

同步旋转坐标锁相环(SRF-PLL)及其改进型锁相环的相位与频率紧密耦合,电压相位发生突变而频率不变的情况下,检测得到的频率会经历一个暂态过程,导致频率检测的不准确。为此,在准一阶锁相环(QT1-PLL)结构基础上,增设解耦单元,提出改进型准一阶锁相环(MT1-PLL),实现相位与频率检测的解耦。为提高MT1-PLL对不对称、谐波等的抗干扰能力,将级联延迟信号消除法(CDSC)滤波与数学运算滤波结合成前置滤波模块,提取基波正序电压。该前置滤波模块能够滤除2次谐波,且整个滤波过程耗时仅为0.635个周期。同时,考虑了电网频率偏移、信号采样频率的影响,采用误差前馈的方法补偿它们在滤波模块造成的相位误差。最后,在PSCAD/EMTDC中设置各种工况,仿真验证了MT1-PLL、滤波模块以及相位误差消除方法的有效性。     

同步旋转坐标系下的BLDCM滑模观测器算法设计

为了实现无位置传感器无刷直流电机(BLDCM)矢量控制系统中电机转子位置的准确估计,提出了一种基于同步旋转坐标系的滑模观测器算法。该方法直接在同步旋转坐标系中设计滑模观测器,以获取电机反电动势信息,再通过锁相环技术从估计的反电动势中提取电机转子的速度和位置角度信息。针对滑模观测器的高频抖振问题,采用饱和函数代替滑模观测器的符号函数。最后,通过仿真将所提算法与传统滑模观测器算法对比,并对所提算法进行实验验证。仿真与实验结果表明该算法能够准确跟踪转子的速度和位置,验证了所提算法的正确性与可行性。     

一种基于双滑动平均滤波器的单相软件锁相环

为了提高基于同步参考坐标系的单相软件锁相环在电网谐波畸变情况下的性能,提出了一种基于双滑动平均滤波器的单相软件锁相环。该锁相环采用双滑动平均滤波器来滤去同步坐标系中dq轴上由单相电压奇次谐波转化而来的4k+4(k=0,1,2,…)次谐波,以得到用来锁相的基波相位。考虑到单相电压频率变化会造成锁相环的锁相误差,先采用角频率重构模块得到变化后的频率,再利用加权平均值法来减小频率变化对所述锁相环滤波部分的误差。实验结果表明,该锁相环可以在单相电压含有谐波和频率变化的情况下准确得到基波的幅值和相位,并具有良好的动态响应特性。     

基于变动频率滤波的新型数字锁相环

提出了一种应用于单相并网系统中的基于变动频率滤波原理的优化型数字锁相环,并加入了频率控制以及初始相位角定位等模块.在保留了现有优化型锁相环结构简单,灵敏度高,动态响应快等优点的前提下、解决了其存在的抗谐波干扰能力差,频率超调大等问题.利用Matlab软件对电网电压幅值、频率和相位角的突变、谐波注入等参数变化的影响做了仿真研究.在此基础上,搭建了以TMS320F2812 DSP为控制核心的实验装置,仿真验证和试验结果证明了该方法的可行性.