改善动态相位跟踪和不平衡电压检测性能的改进软锁相环算法

相位检测是控制系统的基础,软锁相环检测适用于电压畸变场合,便于数字化实现。分析了软锁相环应用于静止同步补偿器时面临的若干问题,并提出了2方面的改进方案:一是针对超前/滞后环节参数选取困难的问题,将其滤波功能转移到前置延时信号消除环节中;二是q轴电压经PI调节的输出直接作为相位的误差信号,减少了前向积分环节。通过仿真实验证明改进后的软锁相环在动态相位跟踪及不平衡电压检测等方面的性能有显著改善。

双dq变换软件锁相环的数学模型研究

对于三相并网型PWM变换器,要求锁相环能够准确、快速地检测出电网在不对称、畸变等情况下的基波频率与相位等信息,为控制系统及时提供准确的相关信息。本文根据双dq变换软件锁相环(SPLL)的基本原理,分析、推导了三相电源基波正、负序分量与锁相角和实际电压相位之间的数学关系,建立了基于该数学关系的双dq变换SPLL模型。仿真和实验均表明该模型适用性强,能够快速有效地提取三相电源在三相不对称、三相畸变、三相不对称且畸变等情况下的基波频率、正负序分量的大小与相位。

解耦双同步坐标系下单相锁相环技术

针对单相并网变换器的同步问题,提出了一种基于双同步坐标系的锁相环。将单相输入信号等效为αβ静止坐标系下的正序正交虚拟分量和负序正交虚拟分量之和,通过自解耦网络消除负序基波分量的影响,无需正交信号发生器就可获得输入信号的幅值、相位和频率信息。分析了输入信号存在直流分量、谐波分量、相角突变和起始阶段相角未知等因素对锁相结果的影响,给出了相应的抑制方法。仿真和实验结果表明:在各种非理想电网状态下,该算法都能快速、准确地提取电网电压基波分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。

基于改进锁相环的柔性直流输电系统控制研究

针对系统频率波动、开关器件动作产生大量的谐波等问题,快速、准确地提供同步相位,是基于电压源型换流器的高压直流输电系统实现控制和保护的关键问题。通过引进软件锁相环概念(SPLL),并结合VSC-HVDC系统能瞬间实现有功、无功解耦的特点,设计了双鉴相器的三相锁相系统。通过消除二倍频,抑制了引起误差的主要因素,同时使PI调节器具有更好的频率锁定和响应特性。通过PSCAD对改进前后系统的在消除谐波、提高系统整体性能,以及电网频率一定范围内突变时系统的响应特性等方面进行比较,实现了对原理的验证。

一种利于DSP实现的改进型电网电压软锁相环的研究

软锁相环(Soft Phase-locked Loop,SPLL)在现代工业控制尤其是电网电压相位锁定中得到越来越多的应用。分析了SPLL的基本结构和工作原理,针对传统SPLL运算量大、不利于在数字处理器(Digital Signal Processor,DSP)上实现的缺点,设计了一种改进型电网电压SPLL。根据电网电压SPLL工作原理,结合坐标变换关系,从结果出发,通过相角已锁定的性质来做逆向思考简化控制算法。动态计算SPLL的PI参数,以使锁相功能动态响应更好、控制算法运算量更少。理论分析、仿真研究都表明改进后的SPLL算法简单,动态响应快,能够抑制电网电压三相不平衡及谐波干扰,能够应对电网突然掉电等故障,非常利于在DSP中实现。

永磁同步电机抗扰高阶滑模观测器设计

永磁同步电机高精度矢量控制需要准确的电机转速与转子位置信息。考虑到传统观测器中的参数摄动和抖振现象,在保持算法简单、易实现的基础上,将一种基于高阶滑模的超螺旋方法引入到永磁电机观测器的设计中。通过非线性方法证明了电机在一定条件下的可观测性,充分考虑实际系统中参数变化的影响,在静止两相坐标系上建立相应的数学模型,设计超螺旋算法观测电机反电动势值,并采用软件锁相环结构估算电机的速度。理论上验证了该算法的稳定性和有限时间收敛性。实验结果表明,所提出的观测器具有良好的跟踪性能,对电机参数摄动有很强的鲁棒性。

永磁同步电机角度软锁相环估算方法研究

分析了永磁同步电机无传感器控制的研究现状,设计一种电机角度软锁相环估算方法。在两相静止坐标系下建立永磁同步电机数学模型,获得包含电机角度和转速信息。通过对反电动势信息的积分、高通滤波及归一化处理,获得仅包含电机角度正余弦信息。借角度观测器理论,设计了软锁相环并确定了其关键参数,最终获得永磁同步电机电角度及同步转速。仿真分析及试验结果表明,此永磁同步电机角度软锁相环能够准确获得电机角度和转速信息,基于此方法的矢量控制系统稳定且动态特性好。

基于双dq变换软件锁相的动态电压恢复器研究

动态电压恢复器是一种新型的电能质量调节装置,它能有效地抑制电网电压波动对敏感负载的影响。针对在电网畸变以及不对称跌落的情况下,动态电压恢复器需要准确地捕获基波电压正序相位。采用了一种双dq变换软件锁相环(DDSRF-PLL),不仅能够快速有效地检测电网电压在对称、不对称、不对称且畸变情况下正序基波电压的相位,为动态电压恢复器提供准确的锁相角,同时也具备较好的动态性能,使动态电压恢复器获得较好的补偿结果。在Matlab/Simulink中建立了带超级电容的动态电压恢复器的仿真模型,仿真结果验证了双dq变换软件锁相在动态电压恢复器的有效性和可行性。

软件锁相环在惯性动量轮转速控制中的应用研究

研究了基于DSP和软件锁相环算法的惯性动量轮用高速(最高转速30 000 r/min)高精度转速控制系统。首先分析了组成软件锁相环的三个环节,设计了软件锁相环算法;然后与高精度反电势换相模块ML4425相结合,设计并实现了一种高精度无刷直流电机数字控制系统。该系统能在任意转速下进行稳速控制,且当转速高于3000 r/min时,能实现1%%的转速控制精度。

基于改进型软件锁相环的正负序分量分离新方法研究

针对电网不平衡时传统正负序分离方法通用性不佳的缺点,提出了一种基于改进型软件锁相环的正负序分量分离的新方法,它利用二阶广义积分器较好的高次滤波效果、正负序级联的DSC谐波消除特性,通过αβ变换和dq变换,再利用软件锁相环原理来锁定电网的频率,并反馈给二阶广义积分器和正负序级联的DSC,从而分离出电网的正负序分量。由于本方法在电网电压平衡、不平衡以及电网电压频率变化等电网所有可能发生的故障情况下,都可以快速而准确的分离电网的正负序的基波分量,从而可为电力电子变流器的控制系统提供可靠的控制信号。最后MATLAB/Simulink软件仿真结果证明了所提出方法的可行性和有效性。

一种高效的非线性电网数字锁相环

可实施电流开环控制的本质电流源拓扑的并网逆变器,对锁相精度和动态响应的要求比电流闭环控制的并网逆变器的要求更高,因此提出一种适用于新能源并网的高速、高精度的软件锁相算法。通过构造旋转坐标系,将数字鉴相器及数字滤波器的时域差分方程转化为旋转坐标系下低频脉动的频域量,并采用等效于滑模控制的分象限变步长的Bang-Bang控制,实现对电网电压相位的快速锁定。数控振荡器采用基于内部模型的增量式算法,保证对电网电压的频率的高精度锁定。用Lyapunov方法分析了该算法的稳定性及收敛条件,讨论了算法的优点与推广应用。

高可靠锁相环设计技术研究

单粒子瞬变(SET)现象对高性能计算的影响日益严重,本文对高性能微处理器中锁相环(PLL)的RHBD(Radia-tion-Hardened-By-Design)加固方法进行了分析和总结,从系统级和电路级两个方面对PLL的SET加固方法进行了分类研究。分析结果表明,设计加固方法可以在较高的层次上考虑加固问题,降低了工艺依赖性,可以有效地提高PLL可靠性。

三相不平衡时的PWM整流器锁相环设计

获取电网相位是三相PWM整流器运行和控制的前提。软件锁相环具有设计方便、适应性强的优点,能够快速获取电网电压不平衡时的相位。分析三相电压不平衡时电网相位关系,讨论基于瞬时无功理论的软件锁相环设计原理和二次椭圆型陷波器的设计。建立了软件锁相环的MATLAB仿真模型和三相PWM整流器的实验装置,仿真和实验结果证明具有二次陷波器的软件锁相环的有效性。对于其它电力电子装置的锁相环设计具有借鉴价值。

一种新型的锁相环数字触发系统

提出了一种新型的数字触发系统,该触发系统采用锁相环提取同步信号,触发脉冲形式采用高频调制脉冲.实验表明由该系统产生的触发脉冲不仅具有很好的一致性、对称性和可靠性,而且可以节省系统资源,减轻CPU的负担.该触发系统现已成功地应用于“KZJ-系列全数字交流电动机软起动器”中.

应用于MMC-HVDC控制器的改进软件锁相环

分析了在三相电压不对称情况下传统软件锁相环相位输出产生误差的原因,提出一个改进的单同步坐标变换软件锁相环方法,即通过αβ坐标变换,并延迟T/4周期计算来实现正、负序分量的分离,跟踪三相电压的正序分量以减小误差。基于RTDS搭建了MMC-HVDC一次系统模型,将改进软件锁相环应用于基于FPGA的MMC-HVDC控制器上,采用相关的控制和平衡策略,能有效地调节母线电压和有功功率,说明了改进软件锁相环相位输出的准确性。

基于ICS-554的软件无线电载波同步

在DSP中实现基于ICS-554的软件无线电载波同步,采用相关叉积鉴频器及软件锁相环SPLL进行鉴频。该锁相环由计算频率误差、更新环路中间变量、输出控制信号组成。利用两个A/D采样通道,使原始信号同时进入ICS-554输入。在通道2的A/D模块前加延迟滤波器。相关符号经过混频器、总线传输、软件锁相环计算及频偏控制字总线传输时间。由此通道1中的频偏在通道2中便具有实时效应。

电网电压不对称条件下的电压同步信号的检测

在分析传统软件锁相环工作原理和负序分量影响锁相环检测性能的基础上,提出了一种改进的软件锁相环,设计了一种在传统软件锁相环的基础之上,正负序分量分离的方法来消除负序分量的干扰。理论分析和仿真试验结果表明了其可行性,该方法能够消除负序分量转换而来的2次谐波,在动态相位跟踪及不平衡电压检测方面的性能有了显著改善。

应用于有源滤波器的新型软锁相环技术

为了使有源滤波器可以在较短的时间内将由于大规模非线性负载接入电力系统带来的不同类型的谐波滤除并使谐波含量达到电网标准,在对于谐波产生的原因、由谐波产生的影响以及现有系统中的有源滤波器工作情况进行总结的基础上提出了一种采用反正弦函数加速收敛的新型软锁相环技术,在满足误差要求的前提下,可以实现绝大部分相位偏移范围内的1次调节锁相。将这种软锁相环应用于实际的有源滤波器系统当中,通过MATLAB/Simulink仿真实验证明,在相同电源和带有相同负载的条件对采用新型软锁相环技术的有源滤波器与采用传统硬锁相环的有源滤波器的各项指标进行对比,结果表明:采用新型软锁相环的有源滤波器相比收敛速度更快,最终的滤波和补偿效果更好。

基于软件锁相环的动态电压恢复器补偿策略

根据负荷对电压幅值、相位跳变的敏感程度,可连续运行动态电压恢复器(UDVR)采用不同的电压补偿策略,常见的有跌落前电压补偿法和同相电压补偿法。利用相量图简述了上述2种方法,并提出一种改进的综合电压补偿法。通过调整软件锁相环(SPLL)的输入整定值和PI调节器参数,分别实现了跌落前电压补偿法、同相电压补偿法及改进的综合电压补偿法,并在Matlab/Simulink仿真软件下进行了单相电压跌落补偿实验。仿真结果表明,改进的综合电压补偿法比传统的同相电压补偿法更能有效缓解由电压跌落带来的相位跳变;与传统的跌落前电压补偿法相比,该方法也能有效减小UDVR的注入电压幅值。

基于单片机8089的超声波电源控制技术的研究

针对目前大功率超声波电源采用模拟控制电路存在精度低、动态响应慢、参数整定不方便等缺点,采用单片机8089组成智能控制的超声波电源系统。提出了基于SPWM技术的双闭环控制策略和应用单片机实现软锁相的工作原理和软件思想,使整个超声波电源实现了低损耗、高功率因数,优化了电路的整体性能。