基于一种新型正弦幅值积分器的谐波检测方法

针对基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测法结构复杂、响应速度慢等问题,提出了一种采用改进正弦幅值积分器结构的谐波电流检测方法。首先,利用二阶广义积分器的输出滤波特性及正弦幅值积分器的极性选择特性,使其相结合构造出了一种滤波性能更强,同时具有频率及极性选择作用的新型积分器。然后,利用该积分器快速准确地提取基波正序分量,并有效应用于谐波检测环节中。当电网电压存在直流偏置问题时,该积分器所构造的锁相环也能准确锁定电网频率及相位信息。最后,理论分析及仿真实验结果表明:该方法无需进行瞬时对称分量分离,就可提取出电网电压及负载电流基波的正负序分量,计算量小,谐波检测更精确。

采用正弦幅值积分器的电网基波电压同步信号检测

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的准确检测。为了满足在电网电压不对称时的控制需求,基波正负序分量的快速准确分离尤为重要。采用正弦幅值积分器,提出一种能够在电网频率变化情况下,快速准确地提取基波正序分量和负序分量的方法。通过对不对称电网电压的分解,提出采用正弦幅值积分器的同步信号检测结构和电路。建立采用正弦幅值积分器的同步信号提取方法的时域和频域数学模型,分析其实现正负序分离的机理,并确定反馈系数的选取选择。同时分析电网频率变化对同步信号检测的影响,构造频率自适应调整算法,克服了频率变化对同步信号提取的影响。与其他方法相比,该方法结构简单,无需进行瞬时对称分量分离,就可提取出电网电压基波的正负序分量,计算量小。理论分析和实验结果表明,该方法可在频率变化的情况下快速准确的提取电网电压基波正负序分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。

采用正弦幅值积分器的单同步参考坐标系同步信号检测方法

三相并网变流器的控制需要提取电网电压同步信号,实现正、负序分量的分离。在电网电压不对称工况下,由于电压负序分量的影响,传统的单同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)性能受到影响。本文通过对不对称工况下SRF-PLL的性能分析,提出了一种基于正弦幅值积分器锁相环(SAI-PLL)的单同步参考坐标系正、负序分量分离方法。该方法利用正弦幅值积分器(SAI)消除了基波负序分量对正序分量提取的影响,并可同时实现负序分量的提取。详细介绍了SAI-PLL方法的工作原理,并建立了数学模型,讨论了相关参数的选取。与其他方法进行了比较,结果表明本文提出的方法在性能上具有一定的优势。仿真和实验结果均表明,所提出的方法能够消除电网不对称/畸变工况对同步检测的影响,准确快速地提取电网同步信号。

直流分量对正弦幅值积分器同步信号检测方法的影响及其抑制方法

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的确准检测,正弦幅值积分器锁频环(frequency-locked loop based on sinusoidal amplitude integrator,SAI-FLL)是一种结构简单、性能良好的同步信号检测方法。文中首先分析了当输入信号含有直流分量时,正弦幅值积分器锁频环的性能,分析结果表明,输入直流分量会在正序幅值和频率信号中产生工频波动,负序幅值中还会产生附加直流分量。文中提出一种抑制直流分量影响的方法,该方法将直流分量作为频率为零的交流分量,利用正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的选频特性,形成统一的SAI方法,控制结构简单。理论分析和实验结果都表明,文中提出的方法可以在电网不平衡和频率变化等情况下消除直流分量的影响,并快速准确地提取电网电压基波正负序分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。

一种双正弦幅值积分器解耦锁相环的设计

针对在电网三相电压不平衡时传统锁相环不能准确检测基波正序相位的问题,设计了一种双正弦幅值积分器解耦锁相环(decoupled double sinusoidal amplitude integrator phase-locked loop,DDSAI-PLL)。该锁相环利用正弦幅值积分器的频率选择特性,在αβ坐标系下采用正负序解耦结构实现了正序分量的完全提取。同时引入一阶负反馈系统作为频率自适应环节,使锁相环在电网频率发生偏移时仍然可以对基波正序频率进行准确估计。建立了DDSAI-PLL的数学模型,并对其关键参数进行了设计。最后使用DSP实现该锁相环,并在电压畸变条件下与传统的同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)进行了对比实验,结果证明了所提锁相方法的有效性。

基于幅值积分的光伏并网功率调节系统研究

三相光伏并网功率调节系统控制的关键之一是谐波、无功电流的准确检测和光伏有功电流指令信号的形成。为得到与电网电压正序基波同频同相的光伏有功电流,分析了幅值积分正序基波提取方法中参数K对输出正序基波电压相位偏移的影响,推导出K与频率偏差和正序基波电压相位偏移的关系式,合理取K值可准确提取正序基波电压。该系统无需锁相环可得到同步正、余弦信号。在ip-iq法基础上,引入2个标准选择器,使光伏有功电流与谐波、无功电流任意组合形成并网指令电流,实现有功注入与谐波抑制、无功补偿的任意组合性功能。MATLAB/Simulink仿真和RT-LAB实验结果验证了理论分析的正确性。

基于比例正弦幅值积分器的地铁二重化能馈变流器控制

将正弦幅值积分器(SAI)应用于地铁二重化能馈变流器,在静止坐标系下简化了变流器的控制,同时提高了变流器的控制性能。从SAI的数字实现出发,在离散域对其进行频率响应分析,得到离散化SAI实际特性与连续域理想模型的差异,针对两者存在的差异提出了线性预测相位补偿方法。为了提高电流环的动态性能,提出在电流控制环引入虚拟解耦项,削弱电流控制对SAI的依赖,以此提高电流环的响应速度。提出在电压外环采用电压平方反馈进行闭环控制方法,通过压差修正控制保证2组串联变流器均压,并通过直流输入电流比例前馈进一步提高电压环响应性能。仿真和实验验证了所提控制策略的正确性与有效性。

基于正弦幅值积分器的全电流谐波检测方法

基于瞬时无功功率理论的i_p-i_q谐波检测法,环节繁多且结构复杂,同时低通滤波器(low pass filter,LPF)的存在又影响了谐波检测的快速性。为了准确且快速检测出电网谐波电流,实现对电网的补偿,该文提出一种基于正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的全电流谐波检测法,该方法在i_p-i_q谐波检测法的基础上省去负载电流有功分量和无功分量的计算环节,利用SAI的正序基波提取结构替换原来检测法中的LPF,提取出正序基波电流经过运算得到谐波指令电流,从而对电网进行补偿。在平衡电网下对所提方法进行仿真与实验,验证了该方法的可行性和有效性。

基于正弦幅值积分器的新型2倍频锁相技术

针对电网电压不平衡及畸变工况下,同步旋转坐标系锁相环(SRF-PLL)方法对同步信息检测精度的影响,基于正弦幅值积分器(SAI)与级联型二阶广义积分器(SOGI),提出了一种新型2倍频锁相方法。在负旋转坐标系下,利用SAI对频率极性选择的特点,对2倍频分量进行了分离与提取,克服了SRF-PLL,在不平衡工况下产生2倍工频波动的缺点;在电网严重畸变的情况下,基于级联型SOGI良好的滤波性能,有效地提取出电网基波分量。介绍了级联型SOGI与SAI两种积分器,并与SRF-PLL方法进行了对比,仿真与实验结果表明,所提方法可行有效。

基于正弦幅值积分器的有源滤波器谐波检测

有源滤波器的谐波检测技术需要分离三相电流的基波分量。在电网非理想工况下,由于电流负序基波分量的影响,传统的谐波检测技术的性能受到一定的影响。文章通过在电网不对称工况下正弦幅值积分器的频域分析,提出一种在电网非理想工况下的谐波检测检测技术,该方法利用在αβ坐标下正弦幅值积分器(SAI)频率的选择作用,提取三相电流基波分量。文章详细介绍了基于正弦幅值积分器的谐波检测技术的工作原理、数学模型、频域分析,理论验证方案的可行性。搭建仿真模型,结果表明文章所提方法可以有效消除非理想工况对谐波检测的影响,准确快速检测到基波分量,给出补偿电流指令。

改进型正弦幅值积分器的并网锁相技术

锁相环的控制精度取决于提取到的三相并网变流器的基波正序电压信号。针对三相电网电压不平衡、谐波污染及频率突变等情况下不能准确提取幅值、相位等信息,文中采用了正弦幅值积分器锁相环(SAI-PLL)的锁相方法,并引入了比例谐振控制(PR)环节对电压矢量的无功分量进行调节,实现阶跃信号的无静差跟踪。通过与传统锁相方法的仿真对比实验,结果显示谐波抑制效果提高30%,动态响应速度提高10 ms。表明了该方法可在复杂工况下准确提取电网电压基波信号,证实了该方法的有效性。

基于幅值积分比较闭锁的线路零序Ⅳ段保护方法

空载合闸于高压内置型高阻抗变压器将产生幅值高且衰减慢的零序涌流,极易引起线路零序IV段保护误动,可能导致220kV变电站全站失压。目前,尚无文献提出相应的解决方法。为此,本文提出一种基于幅值积分比较闭锁的线路零序IV段保护方法。该闭锁方法利用零序涌流的衰减特性构造闭锁曲线,通过实际零序电流幅值曲线和闭锁曲线的积分比较,实现零序涌流情况下的保护可靠闭锁,接地故障情况下保护可靠动作。而且,闭锁判据的动作门槛是实际零序电流波形数据的线性函数,为浮动门槛,不受电压合闸角、主变剩磁以及系统运行方式等因素影响,具有普遍适用性。

基于零序电流积分的单相接地故障定位方法

当小电流系统单相接地故障时,由于故障电流较小、电气量不明显,且系统运行方式多样、结构较为复杂,难以对故障点加以判断。当前,主要依靠人工巡线的方式确定故障点,不仅费时费力,还难以快速、准确地寻找故障位置。对此,利用单相接地故障位置前后线路流过的零序电流差异较大,使故障端前后两侧检测点流过的零序电流波形差别大,而同侧线路零序电流波形相似。利用各区段两侧故障发生后2个工频周期内的零序电流数据,分时段计算幅值,并以积分算法求取幅值积分系数,最终根据幅值积分系数判断故障区段。试验结果表明:该方法对不同接地电阻、不同补偿度、不同故障初相角下的单相接地故障的定位准确度高,在高阻接地、线路末端接地以及电弧性接地故障时仍能适用。该方法只需线路上的零序电流信号,信号获取方便;只需上传检测点幅值积分系数,数据传输量小。该研究也符合智能配电网的进一步发展趋势。

两相静止坐标系下消除不对称和谐波影响的同步信号提取方法

三相并网变流器可以在同步旋转坐标系下,也可以在两相静止坐标系下进行控制。无论在哪一种坐标系下进行控制,都需要能够快速准确地提取出电网同步信号。为了满足两相静止坐标系下变流器的控制需求,文中将正弦幅值积分器应用于两相静止坐标系下的同步信号提取。通过对在不对称和含有谐波情况下的输入电压进行矢量描述,提出采用多通道正弦幅值积分器的同步信号检测方法,可以消除负序分量和谐波分量的影响,而且无需进行正负序分离就可以直接得到正序分量和负序分量的幅值和相位信息。文中建立了多通道正弦幅值积分器同步信号提取方法的数学模型,揭示了同步信号提取的机理并讨论了反馈参数的选取原则。通过构造频率自适应算法,克服了电源频率变化对同步信号提取的影响。理论分析和实验结果都表明所提出的同步信号提取方法可以在电源频率变化、不对称以及含有谐波的情况下快速准确出提取出正负序分量的幅值和相位信号。

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。

一种改进的i_p-i_q无功电流检测方法研究

为了保证电力系统安全稳定运行,需要对电网无功电流进行补偿,因效果取决于无功电流检测的精确性和实时性,在三相电网电压不对称时,传统ip-iq检测法提取的无功电流存在相位差和延时问题,影响了无功补偿的效果。为提高检测精度,提出一种改进的ip-iq无功电流检测方法。改进方法通过对三相电源电压、电流的检测,并将信号延迟算法与幅值积分器相结合,提取被测电压、电流的正序基波分量,再经过简单的坐标变换即可得到无功电流。既避免了三相电网不对称时相位差的检测,又消除了低通滤波器产生的延时问题。采用MATLAB仿真软件进行了建模仿真。仿真结果表明,改进的ip-iq无功电流检测方法明显提高了检测精度和实时性。

基于扇合矢量法的基波负序电流检测及其应用

在低压配电网中,快速准确地基波负序电流检测对于电能质量控制和继电保护都非常重要,针对传统的基于瞬时无功功率理论的ip-iq和FBD检测方法通过采用锁相环、低通滤波器来实现存在增加算法的复杂度和导致一定的延时等问题。提出了一种新型检测方法。首先通过扇合矢量法,进行矩阵变换,将三相系统的电压和电流归一化为单相系统;然后通过构造改进的正弦幅值积分器,滤除高次正、负、零序电流成分,通过简单的数学运算,实现对基波负序电流的快速提取。该方法具有较强的抗干扰能力和频率自适应性,仿真与实验结果验证了所提方法在有源电力滤波器应用方面具有良好的补偿性能。

具有频率自适应改进的FBD谐波检测方法的研究

针对传统FBD检测方法中锁相环引起的误差和延时问题,研究了一种改进的无锁相环的FBD谐波检测方法。该方法采用正弦幅值积分器代替锁相环,在αβ坐标系下对电网电压的幅值进行积分,得到与基波电压正序分量同步的信号,进而检测谐波分量。同时,为了避免电网频率波动对谐波检测精度的影响,通过引入锁频环,构造了频率自适应环节。与传统方法相比,该方法结构简单,动态响应快。仿真实验表明,当电网电压不对称或频率波动时,该方法可以准确、快速地检测出谐波电流分量。

电网电压特定次分量前馈的并网控制策略研究

为了实现分布式并网发电系统在电网不平衡和谐波等工况下的稳定运行,设计了一种基于电网电压特定次分量前馈的LCL滤波三电平并网逆变器实现方案。建立了静止坐标系下的数学模型,采用基于正弦幅值积分器的锁相方法,完成电网电压正负序分离,得到准确的相角信息。利用正弦幅值积分器提取电网电压特定次分量,以抵消电网负序和谐波电压,从而实现了三相入网电流的平衡控制目标。对非理想电网不同工况下的并网控制方法进行了仿真验证,实验结果表明:特定次谐波前馈控制能够满足非理想电网下的并网控制要求,相比电流控制器中谐波抑制的方案,特定次分量前馈的并网控制策略具有实现简单、稳定性好、电网适应性强的优势。

电网电压畸变时谐波电流检测方法研究

电网电压畸变状态下锁相环难以提供准确相位信息,影响谐波电流检测的精度,低通滤波器的存在会影响谐波检测的实时性。针对这些问题提出了一种改进的谐波电流检测方法,用正弦幅值积分器替代锁相环,从畸变电压中提取基波正序电压在电压畸变时仍能精确检测出谐波电流并用固定周期内的积分模块代替低通滤波器,降低了检测的时延,通过MATLAB仿真证实了方法的正确性和有效性。