改进广义积分器在三相基波正序有功电流检测中的应用

在低压配电网中,四桥臂有源电力滤波器要求快速、准确地检测基波正序有功电流,传统的基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q和FBD(Fryze-Buchholz-Dpenbrock)检测法通过采用锁相环和低通滤波器来实现,这会增加算法的复杂度,并导致较大的检测延时。提出一种基于改进广义积分器的三相基波正序有功电流检测算法。首先,根据广义积分器的选频特性,在传统的基波正序检测方法基础之上增加正负序分离运算模块,构成基于改进广义积分器的基波正序检测方法;然后,运用该算法检测电网电压和电源电流的基波正序分量,并通过简单投影运算,可以快速求得三相基波正序有功电流。该方法省略了低通滤波器环节,具有较强的抗干扰能力和频率自适应性。实验测试结果表明:该算法在电网电压畸变和电网频率波动时检测出的三相基波正序有功电流的谐波畸变率均在2.0%以下,而且还具有较小的动态响应时间(15 ms)。

小波变换在三相不对称系统谐波检测中的应用

针对小波变换在三相不对称系统的谐波检测中无法分离出系统中的基波负序信号的局限性,提出了一种基于周期交错的小波MALLAT多分辨率分解的测量方法,它根据三相相电流在3/2变换后的正余弦特性,利用1/4个工频周期交错滤除基波信号中的负序成分,再利用小波多分辨率分析提取基波正序信号。在详细介绍了该周期交错算法的原理、流程及计算公式后以TMS320LF2407数字信号处理器为核心建立了验证该算法的实验系统。实验结果表明,该周期交错-小波变换算法可以克服单纯小波频带划分的局限性,有效地检测出三相不对称系统中的基波正序及负序电流分离,从而计算出总的有害电流。

多级延时消去滤波电压频率实时检测方法

实时检测电网电压频率是电力系统控制与保护的前提,然而在非理想三相电网电压情况下,频率检测存在速度慢、精度低等问题。为此,提出一种多级延时消去滤波数字信号处理技术,在两相αβ静止坐标系下,分离出正交、平衡的基波正序电压成分。进而将两相电压信号进行幅值归一化,结合微分与开方运算,实时检测各种电能质量情况下三相电压的频率信息。详细比较了多级延时消去滤波的衰减特性及动态响应时间,数值仿真与基于数字信号处理器的实验测试结果验证了所提方法的正确性和可行性。该方法适应性强、运算量少、响应速度基本固定,最大稳态检测误差不超过0.05 Hz,适合嵌入式平台实现。

基于正序分量在线位置误差补偿的旋转高频注入法

旋转高频注入法能够估算永磁同步电机零速和低速下的转子磁极位置,但在转子磁极位置解调过程中使用滤波器会带来估算误差。该文提出一种利用正序电流分量对转子估算误差进行在线补偿的方法,阐述了该方法在电机零速、低速运行过程中的补偿机理,理论推导在解调过程中正序电流和负序电流相位变化的关系,分析在考虑定子电阻影响时利用正序电流对滤波器导致误差的补偿效果。针对外差法求得的误差补偿量和转子位置存在多个收敛点的问题进行改进,增加收敛点检测环节,可排除部分错误收敛点。仿真和实验验证了所提方法对于转子位置误差补偿的效果。

采用同向正序基频分量的双回线故障测距原理

提出一种采用同向正序基频分量的双回线故障定位新原理。该方法基于线路分布参数模型定义了一个双回线定位函数,当参考点在故障点前后变化时,定位函数相位会唯一发生一次阶跃,因此相位阶跃点所对应的位置即为故障发生点。采用分布参数模型使得该方法克服了分布电容的影响;该方法利用定位函数相位阶跃特性进行定位,克服了故障电阻的影响,因此适用于非线性电阻故障且具有良好的快速性;采用同向正序基频分量进行定位,适用于各种双回线故障类型和整个故障期间的定位。PSCAD/EMTDC仿真结果验证了该方法的正确性。

电网电压不平衡时基于二阶广义积分器SOGI的2倍频电网同步锁相方法

为了实现逆变器在电网电压不平衡时的控制并网,提高锁相环节的速度和精度,本文基于二阶广义积分器(second order generalized integrator,SOGI),提出一种新型的2倍频锁相方法,该方法对不平衡电网电压产生的2倍频交流量进行锁相,从而快速准确地实现与电网同步。介绍了2倍频正负序交流量提取方法,2倍频锁相工作原理及电网同步锁相过程。优化了SOGI正交发生器(SOGI-quadrature signal generator,SOGI-QSG),消除了输入电压直流偏置对其输出产生的影响。在电网电压不平衡条件下对所提方法进行了仿真与实验,验证了该锁相方法的有效性。与传统基波锁相方法相比,所提方法提高了对电网电压正序分量检测的快速性和准确性。

三相四线制变频电网的谐波及无功电流检测

为了满足变频电网提高电能质量的需要,提出一种基于通用瞬时无功理论和正序基波滤波器的谐波、无功及不平衡电流检测方法。针对基于传统通用瞬时无功理论的方法在电源电压畸变或不对称时检测不准确的问题,提出了改进算法。详细分析了正序基波滤波器的特性,采用带有自适应参数的正序基波滤波器提取正序基波电压,采用平均值法获得平均功率,同时应用到改进算法中,适应了电网基频的各种变化,克服了低通滤波器在变频工况下使用的缺陷。在飞机交流变频电网并联APF系统中对所提方法进行了仿真验证,并与Ip-Iq改进法和PHC法进行了对比。研究表明所提方法在电网基频处于不同稳态值或在稳态值间快速变化时均能实现准确,快速地检测。与传统方法相比,具有检测精度高,受变频环境影响小的优点。

IPMSM位置和速度估计的一些新方法

针对内埋式永磁同步电动机,综述了近年来转子位置和速度估计的一些新方法,给出了这些方法的简单原理、优缺点及应用范围等,指出混合运用零速到低速和低中速到高速这两类方法是切实有效的。今后研究的问题仍然集中在包含零速时稳定低速驱动的实现和伴随转矩控制的稳定起动上。

基于改进型二阶广义积分器的同步信号检测

为了满足三相电压在不对称、直流分量及谐波畸变等情况下并网变换器的控制需求,需要准确地检测出电压信号的正序分量、幅值和基波频率。基于双二阶广义积分器锁频环的方法可实现电压在不对称和畸变下同步信号的提取。但当电压信号含有直流分量和多次谐波时,基本的SOGI结构滤波效果不理想,追踪的波形波动比较大,并降低了追踪速度。文中介绍一种改进的SOGI结构,该结构在SOGI的基础上增加求差节点和自适应滤波器,并保留SOGI-FLL的优势。电压的幅值和基波频率能准确快速被检测出来,很好的减小频率跳变后的波动、滤除谐波和消除直流分量。MATLAB仿真结果表明,其改进方法在电压信号不对称、直流分量及多次谐波存在条件下准确地检测出正序分量和基波频率。

基于双二阶广义积分器锁频环的基波正序分量检测方法

针对电网电压三相不平衡问题,设计了双二阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL),利用DSOGI-FLL的角频率反馈代替双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)的频率反馈,实现了对输入电压频率的自适应控制.在Matlab/Simulink平台对电压不对称跌落、谐波污染、相位突变、频率突变4种情况进行仿真,并与DSOGI-PLL进行性能对比,结果表明,DSOGI-FLL比DSOGI-PLL有更好的频率与相位追踪特性,尤其在相位突变和频率突变时效果更为明显.

用于飞机变频电网APF的补偿电流指令产生方法

针对飞机交流变频电网谐波抑制的需要及传统方法在变频条件下的不足,提出了一种基于正序基波滤波器的补偿电流指令产生方法。该方法从整体上分析了正序基波滤波器的特性,并利用正序基波滤波器分别滤除了电源电压和电流中的谐波和非正序成分,而后计算出电源的正序基波有功电流,由此得到补偿电流指令,检测过程中省去了低通滤波器。将该方法应用于三相电压不对称且有畸变的飞机变频电网的并联有源电力滤波器(APF)中,结果表明,采用该方法在整个基频变化范围内能实现对谐波、无功及不平衡电流准确而快速的检测和补偿,补偿结果符合MIL-STD-704F和IEEE Std 519标准的要求。

基于宽频带同步基频提取滤波器的永磁同步电机转子位置与转速估计

由于滑模观测器的固有抖振及控制算法延迟、死区效应等非理想因素的影响,估计反电动势信号包含的谐波难以完全消除,已成为影响系统控制精度的主要因素。为了提升表贴式永磁同步电机的转子位置与转速观测精度,该文提出一种宽频带同步基频提取滤波器,提取估计反电动势基波。在此基础上,提出宽频带同步基频提取滤波器(WSFEF)与锁频环结合的信号处理方法,锁频环(FLL)的应用实现了WSFEF跟踪频率的自适应。构造基于WSFEF-FLL-锁相环(PLL)的位置与转速估计方法,将其应用到滑模控制中,增强了对谐波的抑制能力,提高了转子位置和转速估计的动态性能。仿真和实验验证了所提方法的可行性和有效性。

电网畸变下基于改进DSSOGI-FLL同步信号提取方法

为了满足在不对称、直流分量及谐波畸变等情况下同步信号的提取需求,三相电压需要准确地提取出电压信号的正负序分量、幅值和基波频率。基于 DSOGI-FLL的方法可实现电压在不对称和畸变下同步信号的提取。但当电压跌落深大大、直流分量和多次谐波影响下, DSOGI-FLL方法无法实现同步信号的准确提取,使其追踪的波形波动比较大,并降低了追踪速度。文章对 SOGI结构进行改进,使其在 SOGI的基础上增加求差节点和自适应滤波器,提出了基于改进DSSOGI-FLL的同步信号提取方法,该方法在电压跌落深度大、直流分量和多次谐波影响下能够准确、快速提取出正负序分量、相位和频率等信息。仿真分析验证了改进方法的准确性和有效性。

基于扩展卡尔曼滤波的电网畸变信号正序分量和频率估计

根据离散的电网三相电压信号,利用基本对称分量分析方法对三相电力系统的电压信号进行变换,获得系统信号瞬时值正序对称分量表达式。通过对该方程的变换得到系统信号的非线性状态方程和量测方程,在存在系统噪声和信号严重畸变的状态下,利用扩展卡尔曼滤波方法实现基本正序对称分量和频率的正确估计。仿真结果表明了方法的有效性。

电网电压参数跳变时三相并网逆变器的同步方法

针对二阶广义积分器锁频环在电网同步系统启动和电网电压的参数跳变时会产生频率波动的问题,提出了一种基于自适应锁频环结构的二阶广义积分器的电网同步方法.该方法将反映电网电压的幅值、相位和频率的跳变的电压误差引入锁频环的增益.通过设计合适的锁频环增益,既能够有效抑制相位和幅值跳变引起的频率波动,又能够提高频率跳变时的响应速度.在电网电压正常、不平衡和畸变的情况下对所提出的电网同步方法进行了仿真.仿真结果验证了所提出方法的有效性.

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。

基于DSOGI-FLL的MMC-HVDC故障控制策略研究

在MMC-HVDC输电系统的交流侧发生不对称短路故障时,系统的电流和有功功率出现二倍频振荡。采用基于锁频环的双二阶广义积分器(DSOGI-FLL)对换流站的正、负序虚拟磁链进行估算。利用虚拟磁链来计算内环控制器的电流给定值,不仅能够抑制故障时流向换流器的有功功率二倍频振荡,而且能够有效抑制故障过电流。在PSCAD/EMTDC中搭建仿真模型并进行了必要的实验验证,结果表明此策略能有效抑制故障过电流及有功功率的二倍频振荡,提高了系统的运行稳定性。

基于基波电流观测器和旋转高频电压注入法的IPMSM无传感器控制

为了实现永磁同步电机低速段的高精度无传感器运行,系统地分析了绕组电阻和感应电动势、电流调节器、滤波器、电机暂态运行、注入高频电压的幅值与频率、多凸极效应、电流传感器精度以及A/D采样量化误差等因素对基于旋转高频电压注入法的低速无传感器控制方法转子位置估计精度的影响机理。在此基础上,提出了一种基于基波电流观测器和旋转高频电压注入法相结合的低速无传感器控制策略,消除了传统的无传感器控制方法中带通滤波器引起的转子位置估计误差,并降低了电机暂态运行引起的转子位置估计误差,有效地提高了低速无传感器控制方法的转子位置估计精度。仿真和实验结果表明,所提出的低速无传感器控制策略具有更高的转子位置估计精度和更宽的调速范围。

P-Q谐波电流检测方法研究

以瞬时无功功率理论为基础,对p-q检测方法在系统三相电压畸变、不对称状况下的检测结果进行理论分析。给出了电流检测的误差来源;同时提出了系统电压基波正、负序分离新方法,对传统p-q检测方法进行改进,消除了电压畸变、不对称电流检测误差。