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。

基于固定频率二阶广义积分器的改进型i_(p)-i_(q)谐波检测算法

针对电网存在频率突变、直流分量和多次谐波时传统i_(p)-i_(q)算法谐波检测精度不高的问题,提出一种基于固定频率二阶广义积分器的改进型i_(p)-i_(q)谐波检测算法。该算法首先利用改进型固定频率二阶广义积分器滤除电网中直流成分和多次谐波,并克服传统二阶广义积分器产生的正交信号不等幅问题;然后利用一种基于改进型固定频率二阶广义积分器的锁相环提供更准确的电网频率,从而得到更准确的检测效果。最后,仿真算例验证了所提方法的有效性。

基于改进型二阶广义积分器的单相锁相环设计

针对传统基于二阶广义积分器的锁相环(SOGI-PLL)存在谐波抑制能力差、抗直流干扰能力不强的问题,提出了一种基于改进型SOGI的新型锁相环结构。该结构将两个SOGI模块串联,可以很好地消除电网存在的谐波分量以及直流干扰。针对传统的锁相环结构在面临电网频率波动时,无法对其进行自适应跟踪这一不足,采用了过零检测的方法来获得电网的实时频率,并将其直接馈送至改进的SOGI结构的谐振频率处,有效地提高了锁相环的频率自适应能力。仿真和试验结果均表明,所设计的改进型二阶广义积分器的锁相环具有锁相精度高、动态性能好的优点,对单相光伏并网技术的实现具有很好的参考价值。

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。

基于二阶广义积分器的改进型电网锁相环

在理想电网电压工况下,单同步参考坐标系锁相环能快速、准确地检测电网电压相位及频率,但非理想电网电压工况会显著恶化单同步锁相环的性能。为此,文章提出一种基于二阶广义积分器的改进型电网锁相环,其通过定积分运算提取直流分量,进而消除直流偏置所造成的相位跟踪误差;通过准确的频率估计与参数调整,使二阶广义积分器的谐振频率能很好地适应电网频率的变化,并对锁相环的稳定裕度、动态响应及抗干扰性等参数进行了优化设计。仿真及实验结果表明,所设计的锁相环在电网电压不对称、畸变、频率变动、直流偏置等工况下均具有良好的锁相性能。

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。

基于复合二阶广义积分器的广义谐波电流检测法

针对低频谐波造成二阶广义积分器误差较大、影响广义谐波电流检测精度的情况,提出了一种复合二阶广义积分器的频率自适应广义谐波电流检测法。利用二阶广义滤波器的带通滤波功能,通过交叉反馈网络,实现各次谐波分量之间的解耦,消除低频谐波的干扰;具有闭环反馈环节的锁频环,实现频率自适应,在复杂电网环境下,实时跟踪电网频率。仿真对比实验结果表明,提出的方法能够快速、准确检测广义谐波电流。

二阶广义积分器在并网逆变系统中的应用

普通的积分器是一阶的积分器,是基于有效值的调控,加反馈信号之后,可以实现对直流信号的稳态无静差跟踪,但是无法实现对交流信号的无静差跟踪。使用PR调节器理论上可以实现对交流信号的无静差跟踪,但是当出现电网频率漂移时,漂移点的增益会大幅度减小,跟踪的误差增大。本文介绍了一种新型的控制策略,对PR调节器进行改进,以离散后的二阶广义积分器(second order generalized integrators)为基础模块,加入频率跟踪环节,并应用在单相光伏并网逆变系统中,具有良好的调节性能和电流动态跟随效果,满足并网的要求。

压缩机用直线振荡电机频率跟踪控制

作为一种新型压缩机,直线压缩机具有效率高、体积小、噪声和震动小的优势,但要发挥其效率高的优点,需对驱动频率进行控制,以跟踪其机械谐振频率。针对该特性,提出了一种基于二阶广义积分器(SOGI)和双相关相位检测算法的直线振荡电机频率跟踪控制算法。该控制算法与基于位移电流积平均值(ASCP)的频率跟踪控制算法相比,具有动态响应快、变工况下运行稳定的优点,且增强了对外界干扰的抑制效果,提高了控制系统的稳定性。仿真和实验表明,所提出的控制算法可以快速跟踪电机固有频率,验证了理论的合理性和有效性。

基于SOGI-FLL的伺服传动系统谐振频率检测方法

在工业伺服控制领域,常采用陷波滤波器抑制机械谐振,而准确地获取谐振频率是谐振成功抑制的首要条件。采用二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)分析速度控制器输出信号以检测谐振频率。首先介绍了SOGI-FLL的基本结构及锁频环的工作原理,然后分析了幅值频率自适应SOGI-FLL的频率响应性能,最后通过仿真和试验验证了幅值频率自适应SOGI-FLL能准确且快速地测出谐振频率,将所测频率用于陷波滤波器参数设置,成功抑制了机械谐振。

一种频率自适应的同步相位与对称分量检测方法

电网不对称故障时,快速、准确地检测同步相位和对称分量是电力电子装置实现控制与保护的关键问题之一.分析了负序分量对传统三相锁相环检测性能的影响,设计了一种频率自适应的同步相位与瞬时对称分量检测新方法.该方法利用瞬时对称分量理论在两相静止坐标系下实现对称分量的实时检测,利用广义二阶积分器实现90°相移,用测得的基波正序电压q轴分量作为锁相环的输入,用锁相环的输出角频率作为相移电路的谐振角频率,达到谐波抑制与频率自适应跟踪,是一个闭环的实时检测系统.分析了该方法的实现机理,给出了检测电路的实现框图,进行了实验验证.结果表明,该方法既能在被测电压不对称时准确检测同步相位和对称分量,又能消除电压频率变化对检测同步相位和对称分量的影响.

基于SOGI_FLL的同步角频率估计方法在PMSM的应用

传统电压模型磁链观测器中引入滤波器会带来相位和幅值误差问题,通过对滤波器的截止频率进行动态调整来解决,截止频率动态调整会用到永磁同步电动机(permanent magnet synchronous motor,PMSM)的同步角频率,因此需要准确估测PMSM的同步角频率。使用二阶广义积分器锁频环对PMSM的同步角频率进行观测。首先详细地分析了锁频环的工作原理,然后进行仿真检验,再把具备频率幅值自动适应二阶广义积分器锁频环所观测得到的同步角频率用于磁链观测器中,最后在MATLAB/Simulink软件仿真系统中搭建了PMSM的直接转矩控制模型,通过仿真结果验证了所提方法的有效性。

基于改进频率微分运算的虚拟惯量控制策略

可再生能源通过快速功率变换器接口接入电网受到广泛关注,但往往会引起电网等效惯量减小的频率稳定性问题。文中分析了2种现有解决方案:利用锁相环频率直接进行微分运算的方法,其动态响应速度慢,易引起谐波放大的问题;利用二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)评估频率微分信号的方法避免了频率微分运算,但在抑制电网电压扰动方面的能力有限。为此,提出一种基于级联二阶广义积分器-锁频环(CSOGI-FLL)准确评估频率信号的虚拟惯量控制策略,即将基于二阶广义积分器原理的频率自适应滤波器加入SOGI-FLL的控制回路中,增强SOGI-FLL的扰动抑制能力。最后,建立柴储微网系统的仿真模型和实验平台,仿真和实验结果共同验证了所提控制策略的有效性。

基于频率微分原理的储能变换器虚拟惯量控制策略研究

可再生能源通过快速功率变换器接口接入电网受到广泛关注,但往往会引起电网等效惯量减少的频率稳定性问题。储能变换器(energy storage converter,ESC)采用基于二阶广义积分器–锁频环(second order generalized integrator frequency locked loop,SOGI-FLL)评估频率微分信号的虚拟惯量方法可有效提升电网惯量,但抑制电网电压扰动的能力有限。为此,该文提出4种基于频率微分原理的改进虚拟惯量策略:级联型SOGI-FLL、嵌入型SOGI-FLL、并联型SOGI-FLL和增强并联型SOGI-FLL频率微分策略。然后,分别建立5种策略的小信号模型,并给出详细的参数设计方法。此外,利用Matlab/Simulink软件对比研究5种策略在电网电压存在谐波、直流分量和间谐波扰动下评估频率微分信号的响应特性。仿真和实验结果表明,与SOGI-FLL频率微分策略相比,4种改进策略均能优化ESC的虚拟惯量响应性能。

电网电压畸变下的频率自适应锁相技术

针对解耦双同步参考坐标系锁相环DDSRF-PLL(decoupled double synchronous reference frame phaselocked loop)在电网电压畸变时锁相存在较大偏差问题,提出一种频率自适应锁相技术。首先设计了一种用于滤除电网多次谐波和直流电压的新型基于二阶广义积分器的正交信号发生器NSOGI-QSG(novel second order gen?eralized integrator-quadrature signal generator),在此基础上提出一种将NSOGI-QSG与DDSRF-PLL结合的频率自适应锁相环,利用NSOGI-QSG形成频率自适应滤波器和直流控制器,有效实现频率自适应和畸变电压滤波,为解耦双同步参考坐标系锁相环提供稳定的正交信号,从而提高锁相环抑制电网电压畸变的能力。理论分析和仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

基于谐波提取技术的风电并网频率稳定研究

针对风电并网频率受到谐波干扰引起的切机或降低出力,频率波动对系统的稳定性构成潜在风险的问题,提出采用谐波提取电路与双二阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)电路相结合的方法,对电路谐波进行处理,使输出的电压波形和频率偏差达到并网要求。在含有谐波的电路中加入谐波提取装置,将谐波能量二次回收利用,降低线路谐波含量。谐波提取电路的作用在于代替滤波装置对谐波提取利用,避免采用滤波器直接过滤谐波而浪费能源。DSOGI-FLL具有响应速度快、精准锁频锁相、实时跟踪线路频率等优点,对谐波提取后电路中的频率锁定,抑制电压畸变。通过理论分析和模型仿真,与不加入谐波提取装置和加入带通滤波器装置相比,在加入谐波提取装置后,采用DSOGI-FLL电路频率偏差较小,相角更稳定。

用于矿井电网电压同步频率检测的改进型DSOGI-PLL

针对双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)在矿井电网电压含多次谐波或存在直流偏置的情况下提取电压同步信号存在频率、相位误差的问题,提出了一种改进型DSOGI-PLL,从频率调节、直流偏置、谐波检测3个方面对DSOGI-PLL进行改进。构造频率自适应调节单元,实时监测矿井电网频率变化来自动调节DSOGI-PLL的谐振频率,实现DSOGI-PLL的频率自适应功能,以提高频率检测精准度,优化动态响应性能;将积分反馈补偿环节应用于基于二阶广义积分器的正交信号发生器(SOGI-QSG),以消除直流分量对检测结果的影响;提出一种多DSOGI并联的交叉反馈结构,该结构下,每个DSOGI的输入信号不含其余DSOGI检测到的谐波成分,削弱了各次谐波分量相互之间的影响。Matlab仿真结果表明,改进型DSOGI-PLL能在矿井电网电压有严重干扰的情况下,完成对电网电压频率和相角的精准检测和跟踪锁定。

全数字自适应滤波器不同离散结构的性能对比分析

基于二阶广义积分器(SOGI)的自适应滤波器(AF)在电网电量测量、电机位置、速度检测与估计等场合广泛应用。在数字化实现过程中,反馈滞后一拍的存在和所采用离散方法的不同会使系统的性能出现不同程度的退化。该文在综合考虑上述因素的前提下,用稳定性、频率偏移特性、幅值增益特性及正交特性作为衡量系统性能退化的定量指标,分别进行了理论对比分析,并给出了上述4个指标随载波比的变化规律,从而为自适应滤波器数字实现时的离散方法的选取提供理论指导依据。最后通过仿真和实验验证了理论对比分析的正确性。

数字自适应滤波器的性能退化规律

基于二阶广义积分器(SOGI)的自适应滤波器(AF)在电网电量测量、电机位置、速度检测与估计等场合具有广泛应用。采用双线性变换方法进行离散化的数字AF在数字化实现过程中引入了滞后一拍,会造成数字系统的性能退化,特别是在信号-采样频率比比较大的应用场合,性能退化的影响难以忽略。本文对双线性变换离散的数字AF的性能退化规律进行了定量地理论分析,首先指出了滞后一拍使数字系统的稳定性降低,并给出了数字系统的稳定区间;然后分别定量地给出了实际数字系统所存在的频率偏移、幅值增益以及正交性的理论分析结果;最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

基于改进型级联SOGI-FLL的虚拟惯量控制技术

阐述2种已有虚拟惯量控制算法:一种是基于二阶广义积分器-锁频环(SOGI-FLL)的虚拟惯量实现方法,其消除直流与特征次谐波扰动的能力有限;另一种是基于级联SOGI-FLL(CSOGI-FLL)的虚拟惯量实现方法,消除直流分量的干扰,但在消除特征次谐波扰动方面的能力也有限。为此,提出一种基于改进型CSOGI-FLL(ICSOGI-FLL)的虚拟惯量控制技术,即将多重频率自适应陷波器引入到CSOGI-FLL的控制回路中,改善SOGI-FLL与CSOGI-FLL消除扰动的能力。最后,利用Matlab/Simulink软件搭建的仿真模型和建立的柴储微网系统测试平台进行实验验证,有效验证了所述基于ICSOGI-FLL的虚拟惯量控制技术的正确性。