基于负二阶广义积分正交信号发生器反馈并网电流有源阻尼方法研究

LCL滤波器反馈状态变量实现有源阻尼需要高精度传感器才能具有较好的灵活性和鲁棒性,基于此,提出负二阶广义积分正交信号发生器反馈并网电流的有源阻尼方法,在抑制谐振尖峰的同时,也减少网侧电压背景谐波对并网电流的影响,同时减少传感器的个数,增加系统可靠性。采用极点配置法,围绕系统的稳定裕度设计负二阶广义积分正交信号发生器参数,探讨在该有源阻尼控制系统下LCL参数和电网阻抗变化时系统的鲁棒性。仿真结果表明,所提策略在各方面均有更好效果。

基于正交信号发生器的单相锁相环的研究

由于单相电网缺少自由度,采用闭环锁相技术检测单相电网的相位、频率和幅值等参数存在一定技术难度。针对此问题,研究了一种基于正交信号发生器(OSG)的单相锁相环(SPLL),不但有效解决了这一技术问题,而且从理论上分析了该SPLL的3个基本环节,然后建立了SPLL控制系统的小信号模型,根据小信号模型分析了控制系统的稳定性。最后,通过实验验证了所研究的SPLL能正确检测电网的参数,同时也证明该SPLL,具有较好的暂态特性和稳态特性。

正交信号发生器的设计

介绍了基于FPGA的DSP开发技术,提出了一种设计正交信号发生器的方案。利用DSP Builder建立其数学模型,实现了模块化设计,使设计变得直观。在Simulink中进行仿真验证,通过Signal Compiler将模型转化成硬件描述语言,经过QuartusⅡ仿真正确后,下载到FPGA里。输出的正交信号能够灵活的调频、调相、调幅,实现了全数字化设计。该方案简化了硬件设计的难度,对各个模块的参数进行简单设置就能完成复杂的电子系统设计。

具有精确幅值积分特性的正交信号发生器

针对二阶广义积分器(SOGI)在快速瞬态响应的情况下幅值积分过程不理想、参数设计困难的问题,提出一种具有精确幅值积分特性的正交信号发生器。首先,从一阶系统(FOS)的角度分析SOGI-QSG的动态响应。其次,对广义正交积分器(GI-QSG)的动态响应存在的问题做进一步分析。结果表明,SOGI-QSG的时域响应不仅与增益有关,还受到输入信号参数的影响。为解决此问题,提出基于精确幅值积分器的正交信号发生器(AMI-QSG),与SOGI相比,AMI对正弦信号具有更优异的幅值积分性能,并且其幅值响应更接近FOS,因此其参数设计可以参考FOS,使参数设计更加简单。此外,还可以方便地调整AMI-QSG的结构来抑制直流分量和提取谐波分量。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提方法的优越性。

基于DSP Builder和DDS的正交信号发生器的设计

简要分析了直接数字频率合成技术的概念、优点和应用,阐述了DDS工作的基本原理和利用DSP Builder设计正交信号发生器的基本程序,提出了正交信号发生器的仿真和FPGA实现的基本方法。

单相αβ PLL方案中正交信号发生器的性能比较

在电网同步技术中,PLL方案得到广泛推广。为了有效降低传统dq PLL方案因坐标变换带来的运算量,很多αβPLL方案被相继提出。考虑到在单相应用场合中通常借助正交信号发生器来产生αβ坐标系下的电压分量,因此正交信号发生器的工作性能直接影响到PLL输出结果的准确性。针对现有的几种正交信号发生器,主要从谐波抑制和直流分量消除两方面进行了具体的性能比较,并通过仿真结果做出验证。

用于正交发生器RC多相网络特性研究

正交信号发生器广泛应用于正交调制解调器、镜像抑制变频器等,RC多相网络因其结构简单,良好的线性性能而被作为常用的正交发生器。该文基于复信号性质及矩阵理论,推导了RC多相网络传输函数的详细表达式,构建了相关参数,分析了RC多相网络输出信号I/Q的平衡特性,为设计高平衡度的正交发生器提供了理论依据。

基于AD9850的正交信号源的设计

为实现产生正交信号的目的,采用单片机STC89C52通过并行方式控制两片AD9850。该信号源采用125 MHz有源晶振,频率可调,频率分辨率为0.029 1 Hz,可以产生100 Hz^40 MHz的正弦正交信号和方波正交信号。给出了STC89C52与两片AD9850的连接电路图以及经过调试的C语言程序,该正交信号源输出的信号频率以及幅度均可调,幅度值可以通过滑动变阻器调整,频率值则可以通过按键控制,频率步进值可通过按键在1 Hz、100 Hz、1 kHz、1 MHz中选择,操作简单灵活,有很好的应用价值。

基于FPGA的QAM信号发生器设计

在直接数字频率合成技术原理和正交幅度调制信号发生器原理的基础上,利用FPGA的DSP开发工具DSPBuilder对正交幅度调制信号发生器建模设计,对模型进行算法仿真产生QAM信号。然后利用ALTERA公司提供的Singalcompiler工具对其进行编译,产生QuartusII能够识别的VHDL源程序和ATOM网表文件,同时用ModelSim和QuartusII进行功能仿真和时序仿真,仿真结果表明设计方法的正确性和实用性。

正交相关的双光束分光光度计控制系统

采用一套光电转换系统并增加一个正交信号发生器,设计了正交相关的双光束分光光度计.光电转换系统包括一个光电二极管、一个信号滤波放大和一个AD转换;正交信号发生器是一个部分直通的旋转圆盘,每一个周期它将参考信号和样品信号以正交相关的编码形式同时投射到光电转换系统上,转换得到的复合信号除了参考信号和样品信号,还包括光电二极管的暗电流信号.主控制系统按照三个信号各自的编码将它们分别分离并还原出来供后续分析计算用.由于正交相关的双光束分光光度计只采用一套光电转换系统且正交信号发生器每一个旋转周期都可以检测参考信号、样品信号、暗电流信号,避免了由于转换器件个体差异和检测时间的不同而产生的测量误差.实验验证了正交相关的双光束分光光度计在稳定性和测量精度上具有一定的优势.

新型三相PWM整流器无交流电压传感器控制方法

针对三相脉冲宽度调制(PWM)整流器无交流电压传感器控制策略中,虚拟磁链定向算法会引入直流偏置误差的问题,研究了一种新的交流电压观测方法。利用三阶广义积分器能对特定频率正弦信号实现无静差跟踪的特性,构造正交信号发生器,对两相静止坐标系下的交流电压进行估算,实现三相PWM整流器无交流电压传感器的控制方法。该方法无需对电流信号进行微分运算,对噪音不敏感,且能避免纯积分运算存在的问题;采用该方法估算电网电压相当于对其进行了滤波处理,能够保证整流器输入电流波形正弦度好,谐波含量小。仿真和实验结果验证了所提方法的有效性。

一种5~20 GHz超宽带移相器

基于SMIC 40 nm CMOS工艺设计了一款工作频率覆盖5~20 GHz的超宽带6位移相器。该移相器采用矢量合成结构,核心电路包括输入巴伦、正交信号发生器、矢量合成器和数模转换电路。正交信号发生器采用三级多相滤波结构,拓展了带宽。采用低误差和电流阵列控制结构的矢量合成器,实现了高的移相精度。后仿真结果表明,该移相器输入和输出回波损耗分别小于8.85 dB和10.12 dB,RMS相位误差小于1.52°,RMS增益误差小于0.17 dB。在2.5 V电源电压下功耗为43.50 mW。芯片面积为1.06 mm×0.80 mm。

两相静止坐标系下基于改进型双二阶广义积分器的锁相环控制策略

由于分布式新能源和多样化负荷广泛接入电网,传统基于单同步旋转坐标系的锁相环(SRF-PLL)结构在复杂工况下无法准确地跟踪电网相位、频率等参数,因此本文提出一种在两相静止坐标系下基于改进型双二阶广义积分器(DSOGI)的锁相环控制策略。首先,采用级联谐振滤波器处理低频段奇次谐波,在二阶广义积分正交信号发生器(SOGI-QSG)的基础上添加直流偏置滤除支路,在消除直流扰动、实现正负序电压解耦分离的同时,优化对高频段谐波的抑制;然后,构建αβ锁相环(PLL)结构,基于小信号控制模型优化动态响应性能,提高锁相精度;最后,通过Matlab/Simulink仿真对比,证明了改进型锁相环控制策略的有效性。

一种基于自适应滤波器的新型单相锁相环技术

单相锁相环(SPLL)是电力系统中的重要组成元件,本文提出一种新型的基于自适应滤波器的SPLL,说明了利用基于最小均方算法的自适应滤波器产生正交信号的工作原理,并提出了一种可以实现前级正交信号产生模块和后级锁相模块解耦控制的新型SPLL结构。因为前级模块与后级模块的解耦可以大大增加比例积分(PI)控制器的带宽,所以所提出的新型锁相环可以获得比传统单相锁相环更好的动态性能。实验结果验证了新结构的可行性。

基于αβ分量滤波直接解耦风电并网锁相环设计

准确锁定电网电压的频率和相位是风力发电友好并网的重要前提之一。在此领域创新性地引进基于αβ分量滤波的直接解耦三相锁相环技术。首先利用正交信号发生器(QSG)对正序和负序分量进行正交变换和滤除谐波。其次,通过直接解耦法对电压分量(Vα和Vβ)基波正负序分量进行解耦并经过低通滤波器再次滤波,进而得到所需的三相电压正序基波分量。最后,根据设计的理论结果,利用仿真软件分情况对电网故障进行技术应用效果仿真,并与当前正在应用的风电并网系统中的基于双同步解耦坐标变换的锁相环技术进行性能对比。结果表明,基于αβ分量滤波的直接解耦三相锁相环有更好的频率与相位跟踪特性,更有利于风力发电系统电网侧变流器同步并网。

一种改进型二阶广义积分锁相环研究

在锁相环(PLL)中直流分量的存在,会导致检测结果中相位和频率出现基频振荡。由于其频率较低,消除直流分量是一个很具有挑战的任务。针对采用二阶广义积分器(SOGI)构建正交信号发生器(QSG)时会带来较大谐波,提出改进的SOGI方法,即增加一个积分环节,在不影响其他部分功能的前提下,将直流分量提取出来,并对其结构性能及参数设计进行了分析设计,最后仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。

二阶广义积分单相电网电压锁相方法实验研究

并网型电力电子变流设备需要精确检测电网电压的相位实现同步。同步旋转坐标方法是一种针对三相电网电压优良锁相方案,基于二阶广义积分方法构造一虚拟正交信号,能将同步旋转坐标方法扩展至单相电网锁相。分析了控制流程,参数选择,以DSP F28335为控制核心的实验平台实现算法,得出电网电压幅值突变、频率突变、谐波情况下的响应结果,验证了方法的正确性。

基于MVF-QSG的单相数字锁相环设计

正交信号发生器(quadrature signal generator, QSG)是构造单相软件锁相环的关键部件。为了有效减少直流分量和谐波对正交信号影响,提出一种基于多变量滤波器(multi-variable filter, MVF)的QSG。分析了MVF的传递函数,从理论上对其直流、谐波衰减的机理进行了分析,以及参数K_f对MVF-QSG的影响;通过MATLAB仿真软件,验证了MVF-QSG在稳态和动态条件下对谐波、直流分量、以及电压频率突变条件下的工作性能;搭建了3kW并网逆变器平台,测试MVF-PLL在电网幅值阶跃和畸变条件下的锁相效果。试验结果证明了方案具有良好频率适应性和动态性能。

消除直流分量影响的单相锁相环方法

电网电压采样环节会将直流偏置分量引入到电网电压输入信号中,影响同步参考坐标系锁相环SRF-PLL(synchronous reference frame-PLL)的性能。为消除直流偏置分量对锁相环性能的影响,采用自适应最小均方(least mean square,LMS)算法滤除电网电压输入信号中的直流偏置分量,并添加一种便于离散化的结构产生正交信号。实验结果表明所提锁相环方法能够有效消除直流偏置分量对锁相环性能的影响,具有良好的稳态和动态性能。

一种具有电能质量调节功能的单相并网逆变器

建立了基于LCL滤波的单相并网逆变系统。联系逆变器与有源滤波器的特点,提出了一种新的并网发电时兼具无功补偿及谐波补偿功能的并网逆变器复合控制策略。首先,分析了并网逆变器系统结构与模型,采用准比例谐振(Quasi-Proportional Resonant,PR)控制器及多个谐振控制器相结合的方法,分别实现了对含无功补偿电流的并网基波电流及谐波补偿电流的控制;然后,提出了基于二阶积分正交信号发生器(SOGI-QSG)原理与瞬时无功功率理论的复合控制指令电流计算方法;最后,通过仿真实验验证了文中所提控制策略的有效性。