基于双二阶广义积分器–锁频环的异步电机同步角频率估计方法

在基于电压模型的磁链观测器中,通常采用低通滤波器代替纯积分来解决纯积分环节存在的初值问题和漂移问题。但是,使用低通滤波器会在观测结果中引入幅值误差和相位误差,为了消除幅相误差,一般需要误差动态补偿环节,补偿环节的精度通常依赖于异步电机同步角频率的准确估计。已有文献提出了基于二阶广义积分器–锁频环的异步电机同步角频率估计方法,该方法具有优异的稳态性能,但动态性能不佳。该文对该算法的动态特性进行了理论分析,在此基础上,提出了基于双二阶广义积分器–锁频环的异步电机同步角频率估计方法。对两种同步角频率估计方法的动态特性进行了对比研究,研究表明,双二阶广义积分器–锁频环算法具有更优异的动态性能。构建了基于异步电机矢量控制的转速电流双闭环调速系统实验平台,实验结果验证了所提方案的有效性。

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.

二阶广义积分器锁频环数字实现准确性对比

二阶广义积分器锁频环(SOGI-FLL)是一种基于SOGI的电网同步策略,其结构分为自适应滤波器(AF)和锁频环(FLL)两个部分。SOGI是广泛应用于电流控制和电网同步策略中的结构,能够实现对交流信号的无静差跟踪,但其准确性会受数字实现影响;AF是SOGI的闭环结构,其准确性也受到数字实现的影响,而且AF数字实现时还需要保证两个输出信号的正交性以保证求解电网相位的稳定。数字实现时采用不同的离散化方法会得到不同的结果,常用的离散化方法在文中分为数值积分方法和非数值积分方法两大类。采用非数值积分方法时,还会因对不同层次结构离散而存在差异。由于AF可以分为积分器、SOGI和AF三层层次结构,因此对AF的各个层次结构使用不同离散化方法的数字实现通过伯德图、仿真和实验进行了对比,重点关注各种数字实现方法稳态时的准确性和正交性。

基于改进型二阶广义积分器-锁频环的储能变换器惯量模拟方法

针对基于二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)原理的储能变换器惯量模拟方法,易受电网电压中所包含的特征次谐波干扰而存在高频纹波的问题,提出一种基于改进型SOGI-FLL (ISOGI-FLL)准确检测频率微分信号的惯量模拟方法,即在SOGI-FLL的控制回路中嵌入频率自适应陷波器以形成基于ISOGI-FLL原理的惯量模拟改进方案,然后给出ISOGI-FLL的参数设计方法,并利用Matlab/Simulink仿真结果验证并分析其有效性。最后建立一套包含1台440 kW柴油发电机组与2台100 kVA储能变换器的柴储微网实验平台,实验结果验证了所述控制方法的正确性。

基于固定频率二阶广义积分器的单相锁频环

在电力系统中,电压相位信息的获取和控制对于并网场合很重要,单相锁相技术对于实现相位同步具有重要意义。针对二阶广义积分器和传统锁相环在电网频率突变时存在较大相位偏差的问题,本文提出了一种基于固定频率二阶广义积分器的新型锁频环算法,详细说明固定频率二阶广义积分器的工作原理,分析了新型锁频环的控制结构。在Matlab/Simulink中搭建新型锁频环的仿真模型,与传统的基于二阶广义积分器的锁相环进行了对比分析,结果表明新型锁相环动态响应更好,锁相精度更高,验证了新结构的可行性。

抑制直流偏移的改进型二阶广义积分器的锁频环设计

针对传统基于二阶广义积分器的锁频环(Second-Order Generalized Integrator Based Frequency Locked-Loop,SOGI-FLL)抗直流干扰能力不足的问题,提出一种能够抑制直流偏移的改进型SOGI-FLL设计方案。简要介绍了SOGI-FLL的结构,并量化分析了输入信号中直流分量对SOGI-FLL的锁频输出信号和正交信号对中β轴分量的影响。通过新增一条低通滤波通道,对SOGI-FLL进行结构改进,并结合锁频环结构推导传递函数进行频率特性分析,证明了该改进方案的有效性。利用PSCAD仿真软件,在含直流分量的电网环境下,通过设置多组SOGI-FLL和ESOGI-FLL的对比实验验证了所设计方案的正确性。

基于双2阶广义积分器锁频环的电网同步技术

双2阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)与其他常规锁相环相比,具有较好的电网适应性,在电网谐波含量较高及电网故障跌落的情况下可实现对电网电压基波频率和相角快速准确的捕获。构建了基于DSO-GI-FLL的并网变流器电网同步控制系统,仿真和实验结果表明,在电网背景谐波和故障跌落的情况下,该电网同步系统可更好地滤除电网电压低次谐波的干扰,更快、更稳定地实现相角和频率的同步,从而验证了该系统的有效性和可行性。

基于双二阶广义积分锁频环的风电并网控制系统仿真

通过采用双二阶广义积分器实现风力发电并网系统的锁相,检测出不对称电网电压中的正序分量和负序分量。因为电网频率比电网相角更加稳定,所以使用双二阶广义积分锁频环对风力发电系统进行并网。利用MATLAB/Simulink软件对基于双广义二阶积分锁相环和锁频环的风力发电并网系统进行仿真,仿真结果证明锁频环比锁相环具有更加平滑的响应,验证了控制系统的可行性和有效型,保证了风力发电系统的顺利并网。

基于新型二阶广义积分器的单相锁相环设计

针对单相光伏并网逆变器发电系统并网电流质量差、锁相环(PLL)频率跟踪性能差、抗直流干扰能力低的问题,采用锁频环(FLL)与直流控制器相结合的方法,提出一种基于新型二阶广义积分器(SOGI)的单相PLL。结构。所提新型结构将FLL和直流控制器与传统SOGI结构结合,FLL主要实现对输入信号的频率追踪,直流控制器主要提高SOGI结构的抗直流扰动能力。仿真和实验结果表明,该新型结构能有效提高PLL频率跟踪能力,提高锁相精度,有效改善了并网电流质量,降低了谐波污染。同时有效解决了传统PLL抗直流干扰能力低的问题,为并网逆变器的发展起到了促进作用。

基于二阶广义积分器新能源船舶电网锁相技术

基于新能源发电单元与柴油发电机组并联构成的新能源混合动力船舶,针对船舶电网具有三相不平衡、含低次谐波、直流偏压以及负载突变时电压与频率瞬态波动大等固有电能质量不佳问题、新能源接口逆变器锁相要求,依据二阶广义积分器(SOGI)具有的低通与带通特性,提出了一种适应于的新能源混合动力船舶交流电力系统锁相电路结构SOGI-FDE-FLL,包括基于SOGI的锁频电路(SOGI-FLL)与基于SOGI的前置级滤波器(SOGI-FDE)两部分,前者实现电压与频率快速而准确的跟踪,后者除高频滤波外,实现了直流偏压的消除及正序分量的提取。通过理论研究与仿真分析,获得了电路参数的优化设计方法。实验结果表明,所提出的基于SOGI锁相电路结构在电网电压幅值、频率跃变时,锁定的电压幅值、频率无振荡,且动态调节时间小于3个低频周期,验证了其在船舶电网电能质量极差条件下锁相速度快、锁相效果良好。

一种改进型一阶广义积分锁频环的研究

稳定可靠的并网控制策略是提高光伏逆变器故障穿越能力的关键,对锁相技术的研究尤为重要。提出一种改进型一阶广义积分锁频环FOGI-FLL(frequency-locked loop based on first order generalized integrator)技术,首先利用滑动平均滤波器MAF(moving average filter)滤除电网电压中的谐波分量,消除谐波对FOGI-FLL的影响,再利用FOGI-FLL进行基波正、负序分离。仿真结果表明:在发生谐波畸变的电网中,所提出的方法能够在电网电压不平衡、频率突变和相位跳变的故障情况下,准确提取出电网电压的基波正、负序分量,并快速跟踪电网频率和相位。

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。

基于降阶广义积分器的三相并网逆变器锁频环技术

并网电流的质量是衡量并网逆变器性能的重要指标,快速而精确地检测电网频率和相位是控制并网电流的前提。在现有的频率锁定环(FLL)基础上提出了一种基于降阶广义积分器的改进型频率锁定环方法(这里称ROGI-FLL),该方法能够在电网电压不平衡、谐波失真、直流偏移等条件下,提取电网电压和频率的正序和负序分量,在无锁相环的条件下直接用于并网电流控制策略,最后通过仿真和实验验证了该方法的可行性和效用性。

基于二阶广义积分器的单相并网系统锁相技术的研究

由于电网电压通常受到扰动和谐波的影响,因此在并网变换器的同步应用中,并网电流和电网存在相位差,会对电网产生冲击和污染。实践经验表明基于某种正交信号发生器(QSG)的锁相环(PLL)具有更好的性能。文章采用基于二阶广义积分器(SOGI)的正交信号发生器,并加以改进,在无需使用三角函数的情况下,设计一个简单的控制环将SOGI谐振器中心频率自适应调节为输入频率,并去除PLL模块,构造了新型的锁频环(FLL)结构。仿真结果表明,该方法不仅易于设计和实现,同时其性能优异,频率和相角的检测速度较快,且不含有稳态振荡,验证了方案的可行性和优越性。

一种穿越频率自适应的四阶广义积分锁频环

滤波器级联型锁频环可以抑制电网电压中非基频分量对频率估计的影响,适用于直流偏置严重和谐波复杂多变的场景,但是难以同时兼顾动态和稳态性能。分析对比了级联二阶广义积分锁频环(cascaded second-order generalized integrator frequency-locked loop,CSOGI-FLL)和四阶广义积分锁频环(fourth-order generalized integrator frequency-locked loop,FOGI-FLL)两种典型的滤波器级联型锁频环,推导并建立了两者传递函数和线性模型,采用振荡指标法整定两者的控制参数,证明了FOGI-FLL的参数设计灵活性优于CSOGI-FLL。针对FOGI-FLL分析了中频宽和幅值穿越频率影响其动态和滤波性能的规律,提出了根据电网电压估计误差自适应调整FOGI-FLL幅值穿越频率的方法,从而实现FOGI-FLL动态和滤波性能的自适应调节,称其为穿越频率自适应的四阶广义积分锁频环(FOGI-FLL with crossover frequency adaptation,CFAFOGI-FLL)。最后,实验对比了CFAFOGI-FLL、SOGI-FLL、CSOGI-FLL和FOGI-FLL的各项性能。实验结果表明,CFAFOGI-FLL相较于其他比照技术可以兼顾动态和稳态性能,能够同时满足收敛速度快、估计精度高、滤波能力强的应用要求。

基于双二阶广义积分器的三相并网系统锁相技术研究

要实现发电系统的并网,必须要求发电系统的相位、频率、幅值和电网一致。实验证明,并网的关键技术要求是锁相。因此,去除PLL模块,采用基于双二阶广义积分器(DSOGI)的正交信号发生器、正负序分量计算模块(PNSC)和锁频环构成一种新型的双2阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL),以快速准确地捕获电网的频率和相角。最后,通过MATLAB/Simulink软件对双2阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)进行仿真研究,验证了该方法的准确性和优越性。

基于复合二阶广义积分的频率自适应谐波电流检测

提出了一种基于复合二阶广义积分的频率自适应谐波电流检测方法,利用双重二阶广义积分器实现滤波和改善锁频的功能;同时利用交叉对消反馈网络来实现各个谐波分量之间的解耦,利用该环节的带通滤波的功能,从而达到独立实时地检测出电网电流中的基波和任意次谐波分量的目的。针对电网频率波动的情况,采用改进的锁频环结构在线跟踪系统频率变化情况。该方法省略了低通滤波环节,用简化的锁频环节替代锁相环,稳态精度高,锁频效果理想。最后利用MATLAB进行仿真分析,仿真结果表明该方法可行有效。

基于多重二阶广义积分的电网谐波分量检测

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和各次谐波分量的分离。该方法可以检测出功率信号在基波频率下的正负序分量,且适用于低次谐波连续分量的检测。理论分析和Matlab仿真表明,采用的频率自适应同步检测方法可以在电网故障条件下有效地获得谐波正负序分量的相位和幅值,并且具有良好的静态和动态性能。

基于双二阶广义积分锁相的风电并网系统仿真

采用双二阶广义积分实现风力发电并网逆变系统的锁相,检测出不对称电网电压中的正序和负序分量。因为电网频率比电网相角更加稳定,应用基于双二阶广义积分的锁频环。利用Matlab/Simulink软件对基于双广义二阶积分锁相环和锁频环的风力发电并网系统进行仿真,仿真结果证明锁频环比锁相环具有更加平滑的响应,验证了控制系统的可行性和有效性,保证风力发电系统的顺利并网。

复杂电网工况下三相并网逆变器的锁频环技术

为解决复杂的电网工况下,传统的并网逆变器锁相环锁相精度不高、锁相速度慢等问题,提出了具有频率自适应滤波器、快速锁频和相序提取功能的双2阶广义积分器的锁频环,并做出伯德图,对滤波器的性能进行了分析;然后在电网电压幅值、频率、相位跳变下,对锁频环的基本性能(电网电压频率、相位、正负序提取)进行了测试,最后在谐波电压背景工况下,对其性能进一步仿真,验证了基于双2阶广义积分器的锁频环具有动态响应快、抗谐波能力较强、精度高、误差小等优点。