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。

基于同步坐标系MRAS的异步电机无速度传感器控制

为了提高三相异步电机控制的精准度,对传统无速度传感器的转速估算控制策略进行改良,研究并设计了以转子磁链定向的基于同步旋转坐标系的MRAS(Model Reference Adaptive System)模型参考自适应无速度传感器异步电机矢量控制的新型控制策略,以转子磁链电流模型作为参考模型,将转子磁链电压模型和转速反馈作为可调模型,运用同步旋转坐标系定子电流和转子磁链的算法理论设计了转子磁链、转速以及位置的估算方法,仿真和实验结果表明,该控制方法具有更准确的估算精度和更快的收敛速度,提高了异步电机矢量控制的估算精度以及鲁棒性。

基于同步坐标变换的三相不对称系统的无功与谐波电流的检测

针对现有的一些检测方法在三相电压不对称或畸变时存在的一些缺陷,提出了一种新的基于同步坐标变换的检测方法。它能实时检测出不对称三相电路中的基波正序有功电流以及无功电流与不对称分量、谐波电流的和,从而可直接应用于三相三线或四线系统的综合补偿。该检测方法在三相电压不对称且含畸变时,无须对三相电压进行锁相和滤波,避免了由此带来的检测误差。理论推导和仿真结果验证了所提方法的正确性。

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。

同步坐标下的无刷双馈风力发电机控制系统

从转子参考轴d-q模型出发,研究同步坐标下的无刷双馈电机(BDFM)的数学模型,根据BDFM的特性,采用磁链定向的矢量变换控制技术,设计了一种新型的功率控制系统。该系统通过控制发电机的控制绕组进行交流励磁,实现变速恒频发电机有功、无功的解耦控制。同时,考虑到电机结构的复杂性以及电机参数随环境的可改变性,对功率环采用模糊控制,可以更好地增强系统的鲁棒性,从而实现最大风能捕获和高效发电运行。计算机仿真结果验证了控制策略的正确性和有效性。

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。

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。

有源滤波器同步坐标系下的空间矢量滞环电流控制新方法

提出一种应用于并联有源电力滤波器的同步坐标系下空间矢量滞环电流控制新方法。该方法提出在同步坐标系下将输出电压空间矢量分布图由传统的6区域等分为12个区域,并从负载电流中分离出基波量作为参考值,以网侧电流为控制对象,对直流量进行滞环跟踪控制;采用两个三电平滞环比较器和一个两电平滞环比较器组成的新型两级滞环比较器,确保选择最合适的输出电压矢量。与传统静止坐标系滞环控制相比,本文提出方法可避免输出电压矢量选择冗余且复杂的问题,电流控制精度高、补偿效果好。同时还分析了在输出电流完全可控情况下本文提出方法所需的最低直流侧电压,并据此选择合适的直流电压,得到最优的补偿效果。最后通过全面的仿真和实验,分析和验证本文所提方法的正确性和可行性。

电压不平衡时单同步坐标系锁相环的改进算法

为了在电网电压不平衡时能跟踪电网电压基波相位和频率,分析了单同步坐标系的三相软件锁相环(SSRF-SPLL)在电网电压不平衡时不能准确快速锁定基波电压相位的原因,即电网电压不平衡时,dq变换得到的eq中含有二次谐波分量,在使用PI控制时,此二次谐波分量将导致PI难以实现无误差跟踪,影响锁相输出角度。在提高稳态性能并考虑动态性能的基础上,提出了在PI调节器之前增加2次陷波器和特定截止频率的低通滤波器的改善方案。最后通过搭建仿真和实验平台验证了方案的可行性和有效性。

同步坐标变换的径向混合磁轴承系统谐波干扰抑制方法

针对磁悬浮高速离心式鼓风机三次倍频谐波比较大的问题,提出一种新型基于同步坐标变换的倍频谐波抑制方法。对磁悬浮鼓风机系统的径向平动两自由度和转动两自由度分别用新方法筛选并滤除三次谐波,用变量重构的方法对系统建模,分析了系统的收敛性和稳定性,并提出一种变量重构的新应用方法。仿真结果表明:与传统自适应陷波器相比,基于同步坐标变换的陷波器在中速和高速时具有相似的陷波精度,但其具有更优的动态性能,计算量更小。

基于虚拟同步坐标变换的交流微电网并网逆变器电压相位和电流检测算法

由于具有高渗透率可再生能源的微电网线路阻抗较大且含有随机性变化的分布式电源和负载,其公共连接点电压较易产生畸变、不平衡、频偏和相位突变,这将导致在采用传统检测算法的并网逆变器检测电压相位和电流时存在误差,从而影响系统的正常运行。该文将电压相位和电流统一在一个转速和转向给定的虚拟同步坐标系(VSF)上进行检测。这种基于VSF的检测算法适用于电压畸变、不平衡及频偏的电网环境;可以并行地检测任意指定的电压相位和电流分量;不需要整定PI参数;在电压相位发生突变时,动态性能优于采用改进锁相环的检测算法。将该算法应用于有源电力滤波器中。仿真和实验结果证明了该算法不仅可以在上述非理想电压条件下准确地检测电压相位和电流,而且动态延时小于一个周期。

基于解耦的双同步坐标系的三相锁相环设计

快速准确地跟踪电网电压是并网变换器稳定运行的保障。针对传统锁相环在电网电压畸变或不平衡下,不能实时并精确检测出基波正序分量幅值和相位的问题,提出了一种基于解耦的双同步坐标系(DDSRF)的三相锁相环设计方法,该方法通过引入解耦的双同步坐标系分离出基波正序分量,实现了基波正序分量的精确检测。仿真结果表明该三相锁相环能够在电网不平衡和畸变时快速准确地检测出电网电压基波正序分量的幅值和相位。

基于改进同步坐标变换的电压凹陷检测方法

提出一种新的基于改进同步坐标变换的电压凹陷检测方法。该方法针对单相凹陷,只需单相电压数据,对凹陷电压及其导数进行同步坐标变换,然后再对变换的结果进行低通滤波,得到含基波幅值和相位的直流分量。该方法不需对电网电压锁相,只需两个采样点数据就可准确求出基波的幅值和相位,所检测的凹陷起始时间没有延时,截止时间误差小。该方法原理简单,计算量小,具有工程实用意义。

双机械端口电机双同步坐标系控制

在对双机械端口电机的原理进行分析的基础上,建立其双同步坐标系数学模型,并根据该模型提出其在双同步坐标系下的控制策略,同时给出了混合动力电动汽车中车辆总成控制与双机械端口电机控制系统、其他系统的配合关系,通过试验验证了双机械端口电机控制器及其控制策略对双机械端口电机传动系统进行连续平滑调速的可行性。

同步坐标系下异步感应电机外转子弹性振动分析

针对旋转磁载荷造成的外转子异步感应电机的弹性振动问题,通过建立与旋转磁载荷转速一致的同步坐标系消除了参数时变性的影响。依Hamilton原理建立了外转子时不变横向振动动力学模型,并运用经典振动理论分析了基本机电参数对系统稳定性的影响,还给出了解析形式的不稳定边界,经坐标变换建立了惯性坐标系下外转子的参激动力学模型。应用Floquét理论计算了系统的发散和颤振不稳定域,并利用Runge-Kutta方法求解响应,结果表明两种动力学模型的结果一致,验证了磁场同步坐标系建模方法及动力稳定性计算结果的正确性。

基于同步坐标变换的谐波电流检测方法研究

谐波检测是谐波抑制的重要环节,针对目前主流的谐波检测法不能检测指定次数谐波且计算量大的缺点,在d-q谐波检测法原理的基础上,提出一种基于同步坐标变换(SRT)的谐波检测方法,将负载电流以基波角频率的指定次倍数变换到d,q坐标系,通过低通滤波器(LPF)滤除高次谐波后得到该指定次谐波的d,q轴直流分量,再以该角频率从d,q坐标系反变换到a,b,c坐标系,从而得到该次谐波的分量。利用Matlab仿真和实验分析验证了该方法不仅能检测负载电流中的基波成分,也能检测出任意指定次数的谐波含量和无功分量,而且计算量小,易于实现。

基于同步坐标的有源电力滤波器检测策略

针对有源电力滤波器(APF)谐波抑制效果在很大程度上取决于对电网中无功、谐波和负序电流快速而准确监测的问题,提出一种用于无功、谐波和负序电流检测的改进的同步参考坐标法。将采样得到的三相电网电压变换到α-β坐标系,由相关分量合成所得矢量就是电网正序基波分量和负序基波分量的叠加,进而得到理想的基波电压,可计算出cosθ、sinθ。所提出的方法通过对电网正序基波电压矢量的同步旋转跟踪,可以省去锁相环及三角函数的计算。采用Matlab软件仿真及实验模拟三相不平衡负载的检测,结果均证明了采用所提方法的APF具有良好的补偿性能。

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。

基于序分量提取的无功和谐波电流同步坐标检测方法

为研究无功补偿和谐波抑制的关键技术中的无功、不对称和谐波电流检测与计算方法,提出基于序分量提取的同步坐标法。研究结果表明:采用无锁相环的广义dq0变换,能准确提取出基波及整数次谐波正、负序以及零序分量;根据不同的无功补偿目标,能准确地检测出基波正序有功电流和基波正序无功电流,分开基波正序无功电流、不对称与谐波电流,实现分别补偿;该法可用于三相三线制和四线制电力系统以及不对称系统;理论推导和仿真结果验证所提方法的正确性。