三相电压不平衡下DDSRF-PLL与DSOGI-PLL的锁相误差检测与补偿方法

由于高渗透的分布式电源、多样化的负荷类型以及电网故障等因素,并网点三相电压不仅存在幅值不平衡,而且会出现相位不平衡现象。这种情况下,广泛应用的解耦双同步坐标系锁相环(DDSRF-PLL)和双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)无法获得精确的同步信息。为此,该文在论证这两种锁相环具有理论等价性的基础上,阐释三相电压不平衡与锁相误差的内在关系,进而提出一种锁相误差的补偿方法,实现幅值和相位不平衡下的准确锁相。所提方法仅需对电压采样值进行简单计算即可获得不平衡相位和锁相误差,实现开环相位补偿,无需修改原有锁相结构,具有良好的拓展性。最后,通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。

基于CCSFF-FPLL的PMSM位置估算误差抑制

在基于滑模观测器的无位置传感器控制系统中,低通滤波器的使用会使反电动势产生相位延迟,在加减速工况下锁相环位置估计的动态性能较差,二者都会造成较大的位置估算误差。针对这两个问题,该文提出了一种基于CCSFF-FPLL的转子位置估算方法。该方法采用复系数同步频率滤波器(CCSFF)对反电动势进行滤波,利用其在中心频率处没有相位延迟和幅值衰减的特性来实现反电动势的准确提取;同时在传统锁相环的基础上增加了转速前馈的路径,设计了一种前馈锁相环(FPLL)来提取反电动势中的位置信息。仿真与实验结果表明,该文所提的方法能够有效抑制转子位置的估算误差,提高估算精度。

计及风电PSS与PLL耦合对功角振荡影响的DFIG控制参数协调优化

双馈感应发电机(doubly fed induction generator,DFIG)装设电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS),有助于抑制同步发电机间功角振荡,但抑制效果受DFIG锁相环(phase-locked loop,PLL)跟踪误差影响。考虑PSS与PLL耦合特性对功角振荡的影响,提出改善振荡抑制效果的DFIG控制参数协调优化算法。首先基于DFIG有功控制的分解等效结构绘制DFIG-PSS与锁相误差的耦合路径,提出耦合特性解析表达。然后建立耦合解析表达对控制参数的轨迹灵敏度向量,以向量2-范数之比定义耦合强度,量化耦合特性对功角振荡的影响程度。最后基于耦合强度指标,提出带有PLL参数动态不等式约束的多步优化模型,以协调DFIG控制参数取值,提高并网系统对功角振荡的抑制效果。仿真结果证实了耦合特性对功角振荡的影响,验证了所提协调优化算法的有效性。

基于DDS+PLL的频率合成方法研究

针对传统的PLL在小数分频时引起的边界杂散问题,采用DDS作为PLL的参考时钟,通过动态调整DDS的输出频率及PLL的整数分频比,使PLL在整数分频模式下仍具有小步进的合成频率精度。经过理论分析和实测实验验证了方案的可行性,实测实验表明,采用DDS+PLL方案合成频率可以有效解决整数边界杂散,并实现了最大9.31 Hz的频率步进精度。

一种对小数N分频PLL的自抖动和时钟优化方法

提出了一种针对小数频率综合器的自抖动和时钟优化方法,该方法可以降低ΔΣ小数N分频锁相环(Phase Locked Loop,PLL)分数杂散,降低其带内相位噪声。小数ΔΣ调制器是一种有限状态机,其输出信号具有不可避免的周期性。因此,需要添加抖动序列以破坏周期性循环。设计了一种自抖动方法,该方法不需要通过外部电路来生成抖动。为了减少PLL的非线性对量化噪声的频谱搬移,利用高频时钟同步技术改善PFD量化效果。整个ΔΣ小数N分频PLL均采用了SMIC 0.18μm的CMOS工艺设计。仿真结果显示,设计的频率综合器覆盖了1.5~2.1 GHz的调节范围,在100 kHz偏移下的相位噪声小于-95 dBc/Hz,在1 MHz偏移下的噪声小于-110 dBc/Hz。在1.8 V的电源电压下,功耗仅为14.4 mW。

基于改进PLL的永磁同步电机ASMO无传感器控制

永磁同步电机无位置传感器控制采用传统滑模观测器法来获取转子位置,由于滑模抖振严重、估计反电势中含有低次谐波干扰及传统锁相环在电机反转时有位置误差等因素,影响转子位置估计精度。通过设计自适应滑模观测器和改进锁相环来解决上述问题。首先采用非奇异快速终端滑模面及改进指数趋近律来降低滑模抖振。其次对传统锁相环鉴相器进行改进并在环路滤波器中引入二阶广义积分器,不仅使电机正反转时能准确提取转子位置信息,还能滤除估计反电势中的低次谐波。仿真结果表明所设计的算法能减小滑模抖振、降低位置跟踪延迟时间及提高位置观测精度。

基于DSOGI-PLL的VSG双机并联系统功率分配控制策略

针对多虚拟同步发电机VSG(virtual synchronous generator)并联运行条件下受扰容易引发功率振荡和频率稳定性降低的问题,提出了一种双二阶广义积分器锁相环DSOGI-PLL(dual-second order generalized integrator phase-locked loop)技术的改进型VSG控制策略。分析了不同工况下VSG双机并联系统对公共耦合点负载增量的分配情况,分析了关键参数对各机组供电容量分配的影响。通过在功频控制器中引入积分环节来实现电力系统频率的二次调节,并采用DSOGI-PLL技术减少VSG输出电能在基频处的扰动,从而抑制多VSG并联运行时受扰的功率振荡程度。仿真结果表明,相比于传统控制策略,该方案能有效减少VSG输出电能在基频附近的扰动,减小了功率振荡,提高了并联运行条件下的输出电能质量,实现了各机组之间能量的合理分配,验证了所提控制策略在并离网模式下的适用性。

形态滤波器结合DSOGI-PLL电压暂降检测法

电压暂降的快速检测是备用电源迅速投入电网的前提。为此,提出一种适用于备用电源无缝切换工作特性的电压暂降检测算法,以形态滤波器中的自适应复合形态滤波器对电压信号进行滤波,将滤波后的信号经过双二阶广义积分器锁相环处理实现三相不平衡电压的正、负序解耦,从而完成电压暂降的快速检测。仿真结果表明,检测时间小于6 ms,收敛性好,满足了速度性与实时性的要求。检测方法在并网和备用电源等方面有较大应用价值。

基于SOGI-PLL载波移相的机车谐波抑制技术

为了抑制机车四象限脉冲整流器在网侧产生的高频谐波,防止车网发生高次谐波共振,提出一种基于二阶广义积分器锁相环SOGI-PLL(second-order generalized integral phase-locked loop)载波移相控制策略。将锁相环输出的电网相位作为同步基准信号,针对网压频率异常波动,快速同步校正PWM载波周期,保证了各单元之间移相角的准确性,获得最优谐波对消效果。同时,该策略对电网谐波和幅值异常跳变不敏感,具有良好的抗干扰性和自适应性。最后通过半实物仿真和地面联调试验,验证了该策略的可行性和对谐波抑制的有效性。

基于IHF-PLL^(3)rd的混合式步进电机主动式阻尼控制

混合式步进电机本身阻尼极小,在实际运行过程中经常会发生振荡过大、甚至失步的问题。为提高步进电机的控制品质,提出一种基于三阶锁相环(third-orderphaselocked loop,PLL^(3)rd)-积分谐波滤波器(integral harmonic filter,IHF)的步进电机主动式阻尼控制方法。首先,主动式阻尼控制是利用同步d-q坐标系调节定子电流,其中控制id恒定为额定电流,调节iq生成瞬时转矩以抑制振荡。其次,为实现转速闭环达到增加电机阻尼的目的,提出一种PLL^(3)rd与IHF相结合的转速观测方法。其中,PLL^(3)rd可消除电机加减速过程中的稳态误差,而IHF可以有效滤除电机反电势中的高次谐波分量,该方法解决了传统微步控制中只减小了振荡幅度但是没有改变控制系统阻尼大小的问题。最后,通过实验验证所提方案的有效性。

FPGA片内PLL电磁抗扰度的热应力效应测试分析

针对集成电路(IC)在复杂物理环境中的电磁抗扰度漂移问题,研究了环境热应力对基于供电网络传导耦合的现场可编程逻辑门阵列(FPGA)内嵌锁相环(PLL)电路电磁抗扰度的影响。分析典型FPGA片内PLL的功能原理及电磁干扰机理;将环境热应力干扰因素引入PLL电磁抗扰度测试研究中,设计基于电磁干扰直接功率注入(DPI)与热应力耦合的抗扰度测试平台;测试分析了在20~110℃热应力范围内,电磁干扰分别通过1.2 V、2.5 V和IC地电源网络注入片内PLL时,其电磁抗扰度特性变化。结果表明,当片内PLL功能单元受到不同注入路径的电磁干扰时,其在不同频段的电磁抗扰度变化趋势基本一致;考虑热应力因素影响时,片内PLL的电磁抗扰度特性会发生明显漂移,且当锁相环的2.5 V工作电压受到电磁-热复合应力干扰时,PLL的电磁抗扰度最弱,热应力干扰因素加剧了其抗扰度的漂移。

长江典型船舶社会风险可接受衡准研究

为降低各类事故造成的灾难性后果,利用频率-死亡人数(F-N)曲线的方法,开展长江典型船舶社会风险可接受衡准研究。基于我国长江水域散货船实际运营基础数据,对船舶营运经济价值(EV)、风险厌恶系数、单次事故最大死亡人数等决定可接受衡准中尽实际可能低(ALARP)区域边界设定的关键参数,进行敏感性分析;建立一般社会风险可接受衡准,并考虑到社会公众对较大死亡人数的风险厌恶,提出改进的可接受衡准;结合长江散货船2010—2019年的历史事故资料,通过数据分析和频率计算,获得散货船碰撞、搁浅、触碰、触礁、自沉、火灾/爆炸及风灾等造成的社会风险,并利用建立的可接受衡准对散货船进行风险评价。结果表明:风险厌恶系数是决定可接受衡准是否足够严苛的最关键参数;改进衡准ALARP上边界横轴截距对应的死亡人数是一般衡准的9.55%,改进衡准ALARP下边界横轴截距对应的死亡人数是一般衡准的44.44%,改进的衡准更严苛,且对较大数目的人员死亡有更强烈的厌恶性。

弱电网下并网变流器相位裕度的分频段补偿方法

在弱电网条件下,针对并网变流器各控制环节与电网阻抗之间交互作用,容易引发系统振荡而造成失稳问题,文中提出一种分频段相位补偿控制策略。首先,建立dq坐标下的并网变流器输出导纳矩阵模型,针对在低频段由锁相环引起的变流器输出导纳的负阻尼特性,不改变锁相环动态特性而通过分析锁相环对控制系统的影响路径,加入含积分元素的补偿矩阵抵消锁相环的负阻尼影响,同时简化导纳模型;进而,引入仅含常数元素的补偿矩阵实现超前校正,对电流环带宽外的负阻尼进行相位补偿,使导纳矩阵元素在全频段为正实部,为并网控制系统提供正阻尼,从而增强并网变流器的稳定性。最后,通过仿真和实验在不同短路比条件下对文中提出的补偿方案进行验证,证明所提方案的有效性。

安宫牛黄丸干预新型冠状病毒感染的回顾性临床研究

目的分析安宫牛黄丸的使用与新型冠状病毒感染重症结局的相关性。方法采用病例对照试验设计,收集新型冠状病毒感染患者基本信息、中医辨证信息、安宫牛黄丸的治疗信息、疾病进展信息等。以是否转重症为结局变量,采用二元非条件逐步Logistic回归方法进行安宫牛黄丸是否用药以及安宫牛黄丸不同用药时机的相关性分析。结果纳入最终诊断为营血分证并具有发热症状者156例,倾向性评分匹配,安宫牛黄丸用药组35例,未用药组35例;Logistic分析结果未发现服用安宫牛黄丸与重症结局有相关性(P=0.330);进一步对安宫牛黄丸不同用药时间与重症结局的相关性进行分析,用药时间对重症结局可能存在影响(P=0.002),营血分证后用药组发生重症的风险是营血分证前用药组的9.308倍。结论安宫牛黄丸早期干预新型冠状病毒感染可能降低疾病转重症的风险。

风储锁相弹性耦合下的系统次同步振荡抑制技术

通过虚拟刚度建立储能与风电机组锁相间的弹性连接关系是高效抑制锁相环诱发次同步振荡的关键。以机械振动力学为基础,该文首先在风电机组锁相与储能虚拟同步机之间建立相位弹性耦合关系,并定义虚拟锁相刚度。其次,引入虚拟锁相刚度,建立风储弹性系统的两自由度运动模型,分析风电机组相位的幅频响应特性,并基于固定点理论,优化设计风储间整体刚度和阻尼。再次,提出虚拟锁相刚度控制策略,将其嵌入储能虚拟同步机控制系统中,并与虚拟惯量、阻尼环节构建风储弹性耦合控制系统结构。最后,搭建风储高渗透并网仿真系统,验证增设虚拟锁相刚度后,风电机组锁相环诱发的次同步振荡能够得到有效抑制,显著提升系统的稳定性。

电网故障下含直驱风电机组的电力系统频率动态响应分析

电网受扰后基于模型解析的频率响应分析对电力系统安全评估与紧急控制具有重要意义。电网发生故障时,直驱风电机组(DDWT)并网点电压幅值跌落引发控制器暂态响应,同时电压相位突变引发锁相暂态响应,锁相暂态响应又通过变流器控制传导产生功率控制误差,可能导致现有以负荷突变场景为对象的频率特性分析产生较大偏差。为此,提出了电网故障下DDWT锁相偏差的量化方法;解析了锁相偏差经DDWT变流器控制的传导路径,提出了锁相暂态响应导致DDWT功率控制误差的机理及其计算方法;建立了电网故障下含DDWT的电力系统频率响应模型,提出了锁相暂态响应影响下系统频率变化率和最大频率偏差的计算方法,解析了电网故障下考虑DDWT功率控制误差的电力系统频率动态响应特性,并通过算例分析验证了所提方法的有效性。

考虑MAF延时和前馈补偿的高压直流快速锁相环

同步参考坐标系锁相环是高压直流(high voltage direct current,HVDC)同步触发控制系统中广泛应用的一种窄带宽锁相环,在交流系统故障引起相位跳变情况下,其动态响应缓慢。为增大锁相环的带宽,一种滑动平均滤波器(moving average filter,MAF)被前置于锁相环路,然而MAF本身存在响应延迟,制约了锁相环的同步速度。为了缓解响应延迟问题,文中提出一种考虑MAF延时和前馈补偿的HVDC快速锁相环。首先,利用MAF线性暂态特征预测相位变化,并分别针对故障接入和切除引起的相位跳变问题提出不同的补偿策略;接着,利用不变性原理对锁相环路进行前馈补偿,在负反馈控制和前馈补偿共同构成的复合校正控制系统的作用下,锁相环能够在较小PI参数下实现快速响应;最后,将所提快速锁相环在CIGRE HVDC标准模型和三峡—上海直流工程模型中进行仿真验证。结果表明,该快速锁相环能够有效缓解滤波器响应延迟的制约,缩短失锁时间,进而提高高压直流逆变侧抵御换相失败的能力。

锁相并网设备的独立激励-响应机制及基于幅频运动方程的设备特性表征方法

针对风电、光伏等电力电子并网设备对系统支撑能力评估问题,核心基础是正确认识设备根据有功/无功功率不平衡调节内电势幅值/频率的功能性角色(设备特性)。然而电力电子设备主流的锁相并网结构严重阻碍了对设备功能性角色的认知,特别是目前业界普遍基于锁相并网的具体连接结构,形成了设备内电势跟随电网电压或端电压变化的“跟网”角色认知,尚未认识到系统运行中设备所应具备的功能性角色。为此,首先通过深入认识隐藏在锁相并网结构下内电势响应取决于电流单独激励的电流控制独立激励-响应机制,澄清了锁相并网设备通过有功/无功功率不平衡独立调节内电势幅值/频率的功能性角色,进而提出基于有功/无功功率不平衡激励-内电势幅值/频率响应关系即幅频运动方程的设备特性表征方法,最后通过阐述锁相并网设备特性由功率激励-内电势响应关系表征的必然性,指出当前业界对锁相并网设备特性认知的局限。

基于DDS+PLL技术频率合成器的设计与实现

本文介绍了DDS+PLL方式实现频率合成的基本原理和技术优势。根据GSM-1900系统对频率源的要求,提出了一种基于DDS+PLL结构频率合成器的硬件电路设计方案。借助于EDA仿真软件ADS、ADISimPLL完成了频率合成器中关键模块参数的确定,并对系统性能进行了仿真分析,最后运用AD9851、ADF4113等芯片完成了频率合成器的硬件实现,测量结果表明该频率合成器达到了设计指标,系统性能良好。

DDS频率合成器杂散的PLL抑制

DDS频率合成器由于其固有的数字特征,使得输出信号中存在大量的杂散,杂散的抑制一般通过输出端的低通或带通滤波器来进行,但效果较差。PLL具有良好的窄带和跟踪特性,文中提出了基于PLL的窄带滤波器杂散抑制方法。利用ALTERA公司Dspbuilder工具箱实现的DDS进行仿真,通过输出信噪比的比较,验证了该法的正确性。