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。

基于双dq变换正负序提取及锁相环的FPGA实现

对于并网型电能质量治理设备,如有源电力滤波器(APF),为了实现对电能质量的检测与治理功能,需要对三相电压基波的正负序进行快速准确提取。当电网电压发生不对称、畸变等情况时,能否快速准确获得基波电压的频率和相位信息将会大大影响电能质量治理设备运行性能。文中依据同步旋转坐标变换理论,采用双dq变换方法,通过低通滤波器(LPF)处理,实现对基波电压的正负序提取,在此基础上引入负反馈控制理论实现锁相环功能。依据此理论使用FPGA实现基波电压正负序提取及锁相环功能,经测试表明文中所设计的系统能够在三相电压出现不对称、畸变等情况时,快速准确实现基波电压正负序提取、以及基波频率和相位的锁定,能够满足有源电力滤波器对于电压频率、相位实时检测与设备控制保护的使用需求。

不平衡电网下双dq坐标变换的M3C微分平坦控制策略

针对目前模块化多电平矩阵变换器(M3C)研究中常用的双αβ坐标变换解耦不彻底、传统PID控制方法效果差、不平衡工况研究少等问题,在分析拓扑结构和数学模型的基础上,采用双dq坐标变换对电气量进行解耦,建立了M3C的输入输出侧数学模型,分别对电压、电流进行正负序分离,并结合微分平坦理论,推导了输入侧、输出侧的微分平坦控制(DFC),最后模拟了两种不平衡工况下的运行情况。仿真结果表明,与线性PID控制相比,非线性的微分平坦控制提高了内环电流的跟踪速度和精度,更适用于非线性的M3C系统。在电网平衡或电网出现不对称故障时,微分平坦控制下M3C系统的动态稳定性与快速性更好,电能质量更高,电流谐波含量最多可以降低1.42%,能够更有效地抑制负序电流。

基于双dq坐标变换的模块化多电平矩阵变换器无源控制策略

模块化多电平矩阵变换器(M3C)采用双αβ坐标变换时控制结构复杂,被控变量仍为交流量,且非线性的M3C采用线性的比例积分微分(PID)控制时效果不理想。提出采用控制系统结构更简单的双dq坐标变换,将M3C控制系统中的被控量都转换为直流量,并采用非线性的无源控制(PBC)方法。基于PBC理论分析了M3C对象的无源性和稳定性,设计并推导了M3C的PBC策略。在MATLAB/Simulink上搭建了基于双dq坐标变换的M3CPBC仿真系统,模拟3种运行工况下的系统运行情况。仿真结果表明,相比于PID控制,所提PBC方法控制参数更少、响应速度更快、谐波含量更低,总体控制效果更好。

基于双dq坐标变换的M3C变换器的数学模型及控制策略研究

模块化多电平矩阵式变换器(modular multilevel matrix converter,M3C)是一种可实现直接交交功率变换的新型拓扑,在未来高电压大功率异步混联系统中有着广阔的应用前景,因而对其数学模型及控制策略的研究具有十分重要的意义。论文通过对M3C换流系统的3个子换流器分别进行αβ0坐标变换,发现对称运行时桥臂中的非零序分量只与输入侧电气量有关,而桥臂中的零序分量只与输出侧电气量有关。基于此结论,论文首次提出了对M3C桥臂中电压、电流的非零序分量和零序分量分别进行输入频率、输出频率的dq旋转坐标变换,推导出了基于双dq坐标变换的M3C数学模型。该模型实现了系统输入输出两种交流频率分量的解耦,并将所有的交流电气量转换为直流量。在此基础上,论文提出了相应的矢量控制方案,该方案中所有的被控量在稳态时都是直流量,物理概念清晰,控制结构简单,比以往文献在αβ0坐标系下的控制方案更易实现控制的无静差特性。最后论文在Matlab平台上搭建了M3C换流系统模型并采用文中的控制方案进行仿真研究,仿真结果验证了所提数学模型的正确性和控制策略的优越性。

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。

基于dq变换的三相不平衡电压暂降检测方法

目前动态电压恢复器(Dynamic Voltage Restorer,DVR)装置中常用的dq变换检测法只适用于三相对称扰动,故提出了一种可用于三相不平衡电压暂降的检测方法。该方法首先对信号进行双dq变换和无时延的单相dq变换,变换后的量经由形态低通滤波器滤波后,可分别求得电压基波正序、负序和零序分量,继而推导计算出电压暂降的特征值,即各相暂降幅值、持续时间和相位跳变角。仿真结果验证了该方法的正确性,分析结果表明这种方法具有很好的实时性,适合DVR实时检测的需要。

基于顺序形态学-dq变换的动态电能质量扰动检测算法

介绍了基于形态学理论的顺序形态滤波原理,并结合改进的双dq变换提出了一种全新的动态电能质量扰动的检测方法。将顺序形态变换应用到一维电力信号处理中,选择合适的结构元素和百分位构造滤波器。电压信号分别进行正、负序的双dq变换和滤波处理后,可以准确地检测到动态电能质量扰动的各项特征值。仿真结果表明该方法具有良好的准确性和动态响应特性。

船舶电力推进双三相永磁同步电机电流控制策略研究

双Y移30°永磁同步电机是一个强耦合的六维系统。为了实现转矩的解耦控制,将该系统经坐标变换,得到了两套绕组之间的耦合关系,建立了双三相永磁电机在双同步旋转坐标下系的电机模型,并基于此模型提出了带电流补偿的双绕组电流控制策略,通过空间矢量PWM技术对转矩和与定子电流进行统一控制。仿真研究表明,该电流控制策略能够减小定子谐波电流,减小电磁转矩脉动。

解耦双同步参考坐标系锁相环仿真研究

对传统三相锁相环进行了拓展,引入双同步参考坐标系。通过双dq变换将不对称情况下的三相电压分解为正负序分量。解耦网络将两者相互作用解链,消除了用于定向的分量中存在的两倍频正弦振荡。仿真结果验证解耦双同步参考坐标系锁相的正确性与可行性。

双三相永磁同步电机控制算法仿真分析

鉴于双三相永磁同步电机在自然坐标系下电磁耦合性强,控制模型复杂;利用空间矢量解耦理论和双dq变换理论,探究了该类电机的矢量控制算法,建立了该电机的数学模型。理论分析了这两种矢量控制算法的联系与差异。在仿真平台上,搭建了类该电机的控制模型,实现了这两种矢量控制算法的恒转速控制。通过仿真结果的分析,比较了这两种矢量控制算法在控制性能方面差异性。结果表明:在理论上,空间矢量解耦控制与双dq变换控制具有高度一致性;与双dq变换控制算法相比,空间矢量解耦控制算法能更好地实现能量解耦控制。

基于FPGA的双三相永磁同步电机伺服控制系统

双三相永磁同步电机以其可靠性能强、控制精度高、输出转矩脉动小等优点得到了广泛的应用。针对航空航天领域伺服电机的高可靠性、高精度以及小体积的控制需求,文中提出了采用单片FPGA实现双三相永磁同步电机的随动控制算法及具体的实施方案。采用分模块设计的思想构建双三相永磁同步电机伺服控制系统,在Xilinx Kintex7系列XC7K325TFFG900的FPGA芯片的硬件平台上利用Verilog硬件描述语言实现基于双dq坐标变换的双三相三环永磁同步电机矢量的控制算法。在实验平台的验证结果表明,文中所提出的系统实现了电流环带宽600 Hz、伺服位置环带宽12 Hz的核心控制指标。

电网不对称故障下双馈风力发电系统电压的检测

基于双矢量dq同步旋转变换,将基波电压正负序分量进行解耦,电网电压进行双αβ和双矢量dq同步旋转变换,旋转变换后得到的分量进行滞后T/4(T为电压周期)调压控制,实现基波电压正序分量快速检测.仿真结果表明,所提出的电压检测方法可实现在电网不对称故障下能快速检测出电压跌落时刻和幅值,基波电压正序分量输出平滑,验证了所提出电压检测方法的有效性.

双绕组感应发电机静止励磁调节器的锁相环研究

双绕组感应发电机具有随负载变化调节励磁磁场、保持负载电压恒定不变的优点,通过静止励磁调节器输出的有功电流控制母线电压、无功电流控制负载电压,两者经过坐标变换形成反馈电流,实现系统的闭环控制。锁相环(PLL)为坐标变换提供相位信息,选用合适的PLL可以提高坐标变换的动静态性能,为控制系统提供快速准确的反馈信息。分析了双绕组感应发电机励磁电压的特点,分析了双dq变换PLL、延时信号对消PLL、基于延时信号对消的滑动平均滤波PLL的各自工作特点,最后优选了基于延时信号对消的滑动平均PLL检测励磁电压相位。

基于形态滤波的电压凹陷检测方法

本文提出了一种可以应用于三相不平衡电压凹陷的检测方法。由于电压凹陷信号的检测,实时性要求高,综合考虑测量精度和实时性,使用传统的低通滤波器难以得到满意的结果。本文选用了形态滤波器,取得了较好的效果。仿真结果验证了该方法的正确性,分析结果表明这种方法具有很好的实时性,适合DVR(Dynamic voltage restorer,DVR)实时检测的需要。

三相可逆不平衡电子负载装置的设计与仿真

基于双dq变换,建立了三相可逆不平衡电子负载装置控制电路模型。通过将不平衡电量按照对称分量法进行分解,得到对称的正序、负序和零序电量。根据dq变换将其中的正序、负序电量转换为dq0坐标系下的直流电量,并分别对其进行前馈解耦控制。通过仿真得到了电子负载模拟装置的不平衡且能量反馈的曲线,分析了三相可逆不平衡电子负载模拟装置在主电路接中线情形下的工作状况,并且对电网波动时电子负载模拟装置的响应特性进行了分析。仿真结果表明该模拟装置设计合理。

基于FPGA改进型串联混合有源电力滤波器的研究

为了解决电力电子等非线性变流装置和大容量动态负载所带来的电网日益严重的谐波问题,本文分析了能有效抑制谐波的带基波电流旁路通道的串联混合有源电力滤波器的结构特点、工作原理及双dq变换控制方法,提出基于FPGA的脉宽调制PWM硬件实现方法,设计了混合有源电力滤波器数字控制电路结构。基于Modelsim的仿真实验验证了FPGA模块的可行性,同时对其补偿特性进行了MATLAB仿真研究,仿真结果表明在负载不平衡情况下该方法能很好地进行谐波补偿并很大程度地降低有源部分的容量。

基于锁相环的不对称故障下电网电压的检测方法

为了在面对电网故障时,风力发电系统能够正常的运行和控制,需要对各种故障情况下电网电压的相角、频率、幅值进行快速和准确的检测,使得控制系统能够迅速做出相应的反应。本文根据对称分量法的原理,采用双dq变换对正、负序电压解耦,分析和改进了基于双dq变换的软件锁相环数学模型。仿真实验证明该模型能够在电网不对称故障情况下准确和有效的检测出电压相角、频率和幅值。

适用于短路故障的电气特征量快速提取算法

短路故障使电网信号中存在暂态的衰减直流分量,影响基频稳态信号的电气特征量提取速度。为此,针对单相接地故障中的DDC分量提出dq 0坐标下的三点采样检测算法,该方法在延时采样周期的双dq变换基础上进行改进,通过先提取出0轴的DDC分量,将提取结果与dq坐标系下的正序和负序分量相结合,滤除含有DDC分量的部分后,再从dq坐标下滤除二次谐波,从而快速且准确地提取出基波的正序和负序分量。最后,通过PSCAD/EMTDC和MATLAB进行仿真,并将改进后算法和改进前算法、FFT算法进行比较,得出该算法在响应速度上的快速性和计算结果的准确性方面更好的结论。