一种适用于复杂电网下的高精度锁相环

针对现有并网逆变器在电网电压谐波复杂的情况下难以精确锁定电压频率和相位的问题,结合传统锁相环结构与自适应算法的理论提出一种高精度的锁相方法。依据对传统锁相环在复杂电网下的弊端分析,确定了锁相环采用传统低通滤波器、带通滤波器时的滤波效果与延时的矛盾关系。根据最小均方算法的高自适应特性与快速跟踪特点,结合锁相环中坐标变换公式,确定算法的输入输出以及权重矩阵,构建基于派克变换的最小均方算法矩阵模型。通过将所需的电压正序分量设置为不断更新的权重矩阵来进行高精度的滤波,同时通过引入均方瞬时误差和自相关估计均值来进行变步长控制,提高滤波更新速度,以适用于复杂程度不确定的电网电压进行自适应滤波锁相。对仿真和样机实验的结果表明:采用基于派克变换的最小均方算法的改进型双二阶广义积分锁相方法,可以在不降低动态响应速度的前提下,提高锁相环的滤波效果,进而提高并网逆变器在电网畸变严重场景下锁定电压频率和相位的跟踪精度。

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SOGI高频方波电压注入的永磁直线同步电机无感控制

针对永磁直线同步电机的无感控制技术,为了解决传统高频方波注入法无法准确定位转子位置和转速的问题,提出了基于SOGI高频方波电压注入的无感方法。与传统的高频方波电压注入法不同,为了得到更好的高频电流信号,采用二阶广义积分器提取响应高频电流信号,采用正交锁相环解决反正切函数没有反馈直接放大噪声的影响。为证明无感控制技术的有效性,用Simulink进行了仿真验证。结果表明,基于SOGI高频方波电压注入的无感方法大大降低了误差,缩短了调节时间,提升了响应时间。

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。

一种高动态弱GNSS信号跟踪解调算法研究与实现

在某些高动态弱信号场景中,载波相位难以锁定。为实现对高动态弱全球导航卫星系统(GNSS)信号的跟踪,考虑锁频环较锁相环更为鲁棒,提出了一种基于锁频环(FLL)+差分解调的算法,实现对GNSS信号的跟踪和解调。该算法采用二阶FLL实现对卫星信号的频率进行跟踪,差分解调算法实现对比特数据的解调。工程应用上,算法采用现场可编程门阵列和数字信号处理器(FPGA+DSP)的架构实现,在FPGA中实现信号的跟踪信号的前处理,在DSP中实现跟踪环路算法、位同步和差分解调。本文在Matlab平台中实现算法的仿真,通过模拟器平台和对天接收真实的GNSS信号对算法进行验证。仿真结果与实验结果表明,该算法在高动态弱信号条件下能实现对卫星信号的稳定跟踪和数据的解调,克服了锁相环难以锁定导致数据无法解调的难题,最终实现GNSS信号在该条件下的位置、速度和时间(PVT)解算。

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。

弱电网下直驱风机网侧换流器建模及稳定运行控制策略分析

直驱风机网侧换流器可能因与弱电网动态交互引发系统失稳问题.为探究系统的交互机理,保证系统的稳定运行,首先对直驱风机并网模型进行了合理简化,建立了弱电网下直驱风机网侧换流器与电网交互的单输入单输出传递函数模型,并应用经典频域判据进行稳定性分析,探究电气与控制环节对于系统稳定性的影响.其次在分析锁相环导致系统失稳的原因基础上,提出了一种新型3阶锁相环控制结构设计方案,并对锁相环参数进行了多目标优化设计.结果表明,3阶锁相环具有更好的谐波衰减效果,在短路比为2的极弱电网下仍可以保持稳定运行.最后基于MATLAB/Simulink仿真平台验证了所提设计方案的有效性.

基于复数滤波器的三相锁相环技术改进策略

提出了一种改进型前置复数滤波器PLL(Complex Coefficient Filter PLL,CCF-PLL),以增强锁相环在非理想电网条件下的估计性能。此方案在传统的CCF-PLL基础上,提出利用二阶广义积分器(Second-Order Generalized Integrator,SOGI)滤波以及改变复数滤波器的反馈信号的方案,来增强其在非理想电网条件的估计性能。对传统CCF-PLL和改进型CCF-PLL的性能进行仿真测试,测试结果验证了所提方案的有效性。

零相位滑动平均滤波器锁相环在LCL型逆变器中的应用

在并网控制过程中,锁相技术是并网逆变器与电网同步的关键,提出以二阶广义积分(Second-order generalized integrator,SOGI)和滑动平均滤波算法(Movingaveragefilter,MAF)为基础的零相位滑动平均滤波器二阶广义积分锁相环(Zero-phase moving average filter-second-order generalized integrator-phase-locked loop,ZPMAF-SOGI-PLL)。通过改进SOGI结构和MAF算法得到ZPMAF-SOGI-PLL,在并网逆变器控制的环节中使用了ZPMAF-SOGI-PLL方法进行锁相,进而使锁相环在不理想情况下能快速、稳定、准确地从电网中获取电压正负序分量、频率、相位等参数,并通过现代控制理论分析了该方法的稳定性。通过电网电压不平衡和含有高次谐波工况下的仿真和试验结果表明,所提方法可使LCL并网逆变器准确检测正负序分量,且并网电流的谐波含量在两种具体的工况下分别降低到1.89%和2.71%,使LCL型并网逆变器运行更稳定。

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。

基于复数陷波器的改进双二阶广义积分锁相环

基于单同步旋转坐标系锁相环能够快速准确地获取理想电网同步信息,然而当电网电压出现不平衡、含有直流及谐波等状况下,获取的同步信息存在较大误差,针对这一问题,提出了一种基于复数陷波器的改进双二阶广义积分器的新型锁相环。在二阶广义积分器的基础上,通过在误差通道中级联复数陷波器来消除直流分量及干扰程度较大的特定次谐波并完成正负序分离,结合锁相环获取电网同步信息。仿真结果表明,设计的新型锁相环能够有效、快速准确地提取频率和相位等信息。

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。

一种新型级联CDSOGI-PLL的电网电压同步信号检测技术

基于双二阶广义积分器的锁相环DSOGI-PLL在电网电压含有大量低次谐波时,其滤波效果不理想,锁相环提取的同步信号频率出现波动。在DSOGI-PLL的基础上,提出一种新型的级联锁相环结构CDSOGI-PLL(cascade second-order generalized integrator PLL)。该结构利用级联的SOGI模块同时削弱电网电压中的各次谐波和间谐波,从而减少谐波对锁相环的影响,准确地提取电网电压同步信号。Matlab仿真和实验结果均表明,文中提出的新型CDSOGI-PLL在电网电压不对称和含有大量低次谐波时能有效、准确地提取基波的正序分量、频率和相位。

基于改进SOGI-FLL的旋转弹舵机滞后测试方法

针对旋转弹舵机滞后测试中存在的噪声及常值偏移问题,将2阶广义积分锁频环(SOGI-FLL)改进后应用于测试数据处理,以精确地得到舵机滞后角。舵机滞后角测试问题的本质是存在噪声及常值偏移下的正弦信号相位提取问题。通过在常规SOGI-FLL中引入常值偏移补偿回路,使其具有常值偏移扰动抑制能力。改进SOGI-FLL表现为带通滤波器特性,可实现正弦信号基波频率处无滞后无衰减的滤波,有效消除噪声及常值偏移的影响,其输出的正交信号供给带有PI环节的锁相环(PLL)进行相角估计。仿真和实验结果表明,在测试信号存在噪声及常值偏移时,相比于传统FFT方法和相关分析法,改进SOGI-FLL能够有效地提高滞后角处理精度。

具有误差抑制功能的磁编码器解码算法研究

磁编码器作为一种广泛使用的电机转子位置测量装置,其测量精度对整个控制系统的性能有着重要影响。为了提高转子位置测量精度,采用双二阶广义积分器-锁相环(DSOGI-PLL)解码算法提取磁编码器输出信号的正序分量,抑制磁编码器输出信号中存在的幅值误差和相位误差。针对传统二阶广义积分器(SOGI)无法抑制直流偏置误差的缺陷,提出改进型二阶广义积分器(ISOGI)以消除直流偏置误差,提高磁编码器解码精度。仿真和试验结果验证了所提方法的有效性。

基于改进SOGI的PMSM转子位置估算策略

针对永磁同步电机基于滑模观测器的无传感器控制存在高频抖振、滤波延迟以及谐波干扰等问题,提出一种改进的二阶广义积分器算法,并应用于转子位置估算中。将改进的二阶广义积分器作为滑模观测器无感控制算法的滤波器,估算的转子角频率作为输入,动态调节其谐振频率,实现自适应滤波。提出的改进二阶广义积分器较传统的二阶广义积分器,具有更好的高频干扰信号抑制能力;为调节通频带大小,引入通频带调节系数;为提高对转子角频率的估算速度,引入正交锁相环叠加基频转速对转子角频率进行估算。最后通过试验验证了该策略具有更好的动态和稳态性能。

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。

抑制电网电压直流分量的改进锁相环研究

基于双二阶广义积分器的锁相环被广泛应用于并网逆变器,实现电网电压同步。但是,当电网电压中存在直流偏移时,滤波效果不理想,对输入信号的检测出现波动。因此,提出一种改进的二阶广义积分器结构,在分离正负序电压的基础上加入直流分量抑制模块,从而提高锁相环抑制直流电压的能力,准确提取电网电压同步信号。在MATLAB/Simulink进行仿真研究。试验结果表明,该锁相环在电网电压存在直流电压时能够滤除直流分量,锁频锁相效果较好。在锁相环加入直流分量抑制模块能够有效抑制直流分量的干扰,为分布式发电系统并网,保障逆变器与电网之间高效高质量的能量传输,以及提升电网稳定性提供了很好的方法。

基于SOGI-FLL/PLL光伏并网逆变器低电压穿越控制技术研究

采用了一种根据并网点电压跌落深度使逆变器发出一定无功功率,将基于二阶广义积分器(SOGI)的锁频环(FLL)和锁相环(PLL)相结合锁定相位,最终实现低电压穿越的方法,该方法利用SOGI-FLL提取频率信息实现锁频功能,为坐标变换提供相角信息,SOGI的陷波器特性滤除二次谐波,控制正负序电流内环的电流大小,进而控制输出有功和无功的大小,实现低电压穿越。仿真结果表明,该控制策略可以很好地滤除二次谐波,快速、精确地锁定相位,且具备低电压穿越能力。

针对电网不平衡与谐波干扰的风电机组锁相环改进设计

针对风电机组所用传统锁相环在电网电压不平衡、直流偏移、高次谐波干扰及频率闪变等工况下无法快速准确锁定电网电压频率相位的问题,设计了一种改进的锁相环。首先建立实际电网电压数学模型,推导说明谐波分量与直流偏移对传统锁相环产生的不良影响。其次通过增加一阶低通滤波环节改进二阶广义积分器,在获取电压正序分量的同时增强锁相环对直流偏移量的抑制能力。结合滑动平均滤波器滤除高次谐波分量,并引人频率反馈,对滑动平均滤波器采样窗口时间进行实时矫正,以提升电压频率变化时锁相环谐波消除性能。最后,通过仿真验证所提改进锁相环在不同电压故障工况下的有效性。