基于滑模变结构的解耦双同步参考坐标系锁相环研究

实际电网并不都是理想的状态,针对电网电压背景谐波以及不平衡工况下的相位信息获取问题,提出一种基于滑模变结构的解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)。传统锁相环(PLL)在这种复杂工况下不能快速实时检测电网相位信息,DDSRF-PLL通过提取电网电压正序基波分量,然后通过锁相环进行锁相。提出将滑模变结构引入锁相环之中,能够改善动态响应速度。实验验证了所提方案的有效性。

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。

弱电网下考虑锁相环影响的双馈风电机组复合解耦控制策略

在风力发电并网容量快速增长的同时,并网点的短路比同步降低,基于锁相环同步的双馈风电机组面临稳定裕度不足及功率耦合加剧的问题。该文通过构建双馈风电机组在弱电网下的小信号模型,探究锁相环对于电流控制的影响回路,降低系统稳定裕度的机理。进一步提出考虑锁相环影响的复合解耦控制策略,有效提升了双馈风电机组在弱电网下的稳定运行能力。该文通过仿真及实验验证了所提策略的有效性。

电机在线监测的双同步坐标系变换锁相环技术

电压电流的频率和相位角的准确获取对于电机在线监测具有重要的意义,锁相环技术被成熟地应用于电网领域的相位角跟踪中。然而,在变频变压条件下,传统的锁相环存在频率适应性差、相位输出有较大误差的问题,因此,提出了一种基于双同步坐标系变换的锁相环技术,通过电机电压电流正负序分量的分离实现相位角的准确跟踪。最后,搭建了基于STM32的锁相环跟踪监测系统,试验结果证明了该方法的有效性和实用性。

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dq坐标变换的三相电压锁相环的研究

提出了一种三相电压不平衡情况下,三相电压基波频率、正序电压分量和负序电压分量相位锁定方法。正序dq坐标变换时,负序电压分量将在dq轴电压分量上产生交流分量,导致基于dq坐标变换的三相电压锁相环存在误差;通过提取负序dq坐标变换中dq轴的直流电压分量,对正序dq坐标变换q轴电压分量进行补偿,从而准确快速锁定正序基波电压相位。通过负序dq坐标中d轴和q轴的直流电压分量检测负序电压初相角,锁定负序电压相位。仿真结果表明,该方法能够快速准确地锁定三相电源在不对称情况下的基波频率、正序电压相位和负序电压相位。

消除直流分量影响的并网变流器同步参考坐标系锁相环方法

在同步信号提取中,电网暂态故障、电网电压采样环节和信号处理环节等都会不同程度的将直流偏置分量引入到三相输入电压中,它们将会对同步信号的提取产生影响。在同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)中,坐标变换将输入直流分量转化为50Hz的dq轴交流分量,影响同步信号提取的性能。本文以SRF-PLL为基础,在dq输出信号通路中加入正弦幅值积分器(SAI)单元,提出一种消除SRF-PLL同步信号提取中直流偏置分量影响的方法。该方法通过正弦幅值积分器单元实现了dq轴分量中的直流分量和交流分量的分离,消除了输入电压直流分量对同步信号的影响。文中讨论了该方法的数学模型和参数设计,并与SRF-PLL等方法进行了性能对比,仿真和实验结果验证了文中所提方法的有效性。

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。

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。

基于同步参考坐标系的三相数字锁相环

基于同步参考坐标系的三相数字锁相环的动态性能取决于比例积分环节的参数设计、角频率静态偏置补偿误差及相位静态偏置补偿误差,本文通过构造李雅普诺夫函数验证了三相数字锁相环的非线性模型全局渐进稳定性,保证基于线性模型设计的PI参数的有效性;提出了基于过零检测的电网三相电压相序识别方法以保证角频率静态偏置的正确补偿,推导出了该方法下综合抗干扰能力最强的过零检测滞环幅值的求解公式,将相序识别时获得的初始相位用于锁相环的相位静态偏置补偿,使锁相环的调整时间缩短到过零点的等待时间及滞环电压引起的过零点误差调整时间。最后,仿真和实验证明了该方法的可行性。

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。

一种基于双同步坐标变换的开环锁相方法

鉴于传统开环锁相方法动态性能好,但频率适应性差且易受三相电压不平衡影响等特点,结合双同步坐标变换概念,提出一种新型的开环锁相方法,即将已知角频率ω_0作为坐标变换的旋转角频率,三相电压信号经过双同步坐标变换后,再经解耦网络实现正负序电压分量的分离,并通过改善传统的低通滤波器来提取其中的差频分量,最后经过基波正序分量提取环节实现电网电压的同步跟踪。与其他几种锁相技术仿真对比和实验结果表明,所提出的锁相方法动态响应速度快、稳态性能好,且有效抑制了三相电压畸变及不平衡。

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。

基于平面电感角位置传感器的双同步参考系锁相环

基于近几年新兴的低成本、高精度且适应恶劣环境的平面式电感角位置传感器,针对其输出信号进行角位置和角速度的解码研究。平面式电感角位置传感器输出信号需要经过解调得到正弦、余弦两路信号。通常这两路信号幅值不相等且相位相差不是90°(两路信号失衡)。传统的解码方法同步参考系锁相环只能从平衡的正弦、余弦信号中获得正确的角位置和角速度,而无法在信号失衡的情况下正常工作。本文提出双同步参考系锁相环,该方法能在信号失衡的情况下获得正确的角位置和角速度。仿真和实验工作均验证了双同步参考系锁相环解码方法的有效性。

双同步坐标系锁相环在AC-LINK充电电源中的应用

为提高电源在电网非理想输入情况下工作的适应性,采用解耦双同步坐标系下的三相锁相环,能够获取电网电压的相位与频率信息,并通过FIR滤波环节提取输入线电压的基波幅值,及时准确地为电源提供控制参数。建立了Matlab/Simulink仿真模型,在三相输入不平衡、频率变化、电压畸变等情况下进行仿真,并基于DSP2812芯片编写了控制程序进行测试。仿真与实验结果表明:在各种电网输入情况下,该方法都能够准确提取输入线电压的幅度、相位以及频率信息,为电源的良好运行提供保障。

基于同步旋转坐标变换的三相锁相环设计

本文分析了有源电力滤波器需要实时检测正序基波电压的相位,作为计算和补偿标准。着重研究了基于同步旋转坐标变换的三相锁相环软件技术,分析了连续和离散数学模型,提出实现全数字化相位跟踪检测的方法。最后采用MATLAB的定点符号工具箱和Simulink进行仿真。理论推导和仿真验证了所提方法在电压波形畸变时仍实时可有效检测出正序基波相位。

基于模糊PI控制的双同步解耦坐标系三相不平衡锁相环设计

针对传统锁相环在电网电压不平衡时对正序基波分量的幅值和相位不能快速实时检测等问题,提出了一种基于模糊PI控制的双同步解耦坐标系三相不平衡锁相环。该控制系统通过在线调整PI参数能更精确迅速地将电网电压正序基波分量分离,从而实现基波分量相位的快速实时检测。仿真结果表明,与传统单同步和双同步锁相环相比,基于模糊PI控制的双同步解耦坐标系锁相环在电网电压不平衡和发生畸变时能更准确、迅速地检测正序基波分量的幅值和相位。

基于同步旋转坐标变换的三相软件锁相环设计

在分析同步旋转坐标变换的原理基础上,提出了实现全数字化相位跟踪检测的方法:详细阐述了软件锁相环(Soft Phase-Locked Loop,即SPLL)的工作原理,分析了SPLL的连续和离散数学模型,从物理上解释低通滤波器作用原理,提出通过延时反馈以提高相位跟踪精度以及通过归一化使PI增益为常数的基波频率和相位的检测方法,最后通过MATLAB的Fixed Point Toolbox和SimuLink对该方法进行验证。仿真表明,该SPLL的稳态性能好,对畸变电压有很强的抑制作用,可应用于有源电力滤波器的实时相位检测。