DDSRF-SPLL结合复合形态滤波器电压暂降检测方法

电压暂降及短时供电中断是现代电网中影响电能质量的主要因素,目前检测算法在快速性与实时性上仍有不足。为了提高检测算法的快速性与实时性,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,将滤波后的信号经解耦双同步坐标系软件锁相环(decoupled double synchronous reference frame-software phase locked loop,DDSRF-SPLL)对三相不平衡电压进行正、负序分离,进而快速检测出电网是否发生暂降。Matlab/Simulink仿真结果表明检测时间小于7 ms,验证了该检测算法在响应速度和精确度上的优势。

基于滑模观测器与SPLL的PMSG无传感器控制

实现永磁同步发电机矢量控制的前提在于电机转速与转子位置信息的准确获取。为此,提出一种基于滑模观测器与软件锁相环的无传感器方法,该方法直接在转子同步旋转d-q坐标系中采用滑模观测器估计电机感应电动势,再将估计出的感应电动势作为软件锁相环输入进行转速与转子位置的估计。分析、推导出了感应电动势滑模观测器与软件锁相环的数学模型,通过仿真测试了该法在模型参数与电机实际参数相差较大的情况下,对电机多种工况的估计效果,并将其用于某永磁直驱风力发电系统中。结果表明该方法对电机参数变化与外部扰动有很强的鲁棒性,跟踪转速与转子位置准确,且算法简单,易于数字系统实现。

基于瞬时无功功率理论的ip-iq算法中的SPLL改进研究

谐波电流检测是有源电力滤波器的关键环节之一,采用锁相环准确锁定电网电压频率是保证正确检测谐波电流的重要前提。基于瞬时无功功率理论ip-iq谐波电流检测算法,详细研究了应用于谐波检测环节的各种软件锁相环的原理及优缺点,并在此基础上,对基于DSC(Delay Signal Cancellation)模块的三相软件锁相环进行了改进。仿真和实验结果表明基于DSC模块的新型三相软件锁相环SPLL(Software Phase-locked Loop)算法实现简单,运算速度快,能够准确锁定相位信息。

基于SPLL技术的混合式动态无功补偿装置研究

通过分析静止无功发生器、晶闸管投切电容电路、SPLL等效原理图,提出了混合式动态无功补偿装置的拓扑。利用坐标变换法建立了同步旋转坐标系下的数学控制模型;完成了Simulink下的建模仿真,并给出了210 kvar装置的电容配置参数。设备现场运行验证了该装置在提高功率因数、无功补偿方面具有良好的性能和应用价值。

电力机车应急供电装置网侧检测系统研究

电力机车应急供电装置在机车运行至无电区或入库检修接触网无电时为其进行应急供电。为兼顾不同型号机车内负载对供电电压频率的不同需求,供电装置中的逆变器模块需要自适应调频调压输出,对辅助供电网的电压频率、有效值的检测必不可少。本文根据单同步坐标系软件锁相环算法原理,针对应急供电装置对网侧检测的需求,设计了网侧频率和电压检测的总控制逻辑,完成了硬件采样电路的设计及软件锁相环算法的程序实现。最后进行样机测试实验,实验结果证明了这种检测系统的有效性。

基于ADF4106锁相环的频率源设计与实现

频率源普遍应用于日常生活中,生活中的各类电子设备都有频率源的参与,尤其是无线电技术与电子系统的各个领域应用最为广泛。该文采用锁相环芯片ADF4106构成锁相频率合成电路,该电路从ADF4106锁相环芯片引出,接入环路滤波器、压控振荡器,然后接回ADF4106锁相环芯片,最终形成回路。其中的环路滤波器通过ADIsimPLL软件进行设计,采用STC15W4K56S4单片机控制ADF4106内部的分频器参数,设计输出频率范围为515~805 MHz的频率源,该频率源具有输出信号频率范围宽、控制灵活等特点。

双dq变换软件锁相环的数学模型研究

对于三相并网型PWM变换器,要求锁相环能够准确、快速地检测出电网在不对称、畸变等情况下的基波频率与相位等信息,为控制系统及时提供准确的相关信息。本文根据双dq变换软件锁相环(SPLL)的基本原理,分析、推导了三相电源基波正、负序分量与锁相角和实际电压相位之间的数学关系,建立了基于该数学关系的双dq变换SPLL模型。仿真和实验均表明该模型适用性强,能够快速有效地提取三相电源在三相不对称、三相畸变、三相不对称且畸变等情况下的基波频率、正负序分量的大小与相位。

解耦双同步坐标系下单相锁相环技术

针对单相并网变换器的同步问题,提出了一种基于双同步坐标系的锁相环。将单相输入信号等效为αβ静止坐标系下的正序正交虚拟分量和负序正交虚拟分量之和,通过自解耦网络消除负序基波分量的影响,无需正交信号发生器就可获得输入信号的幅值、相位和频率信息。分析了输入信号存在直流分量、谐波分量、相角突变和起始阶段相角未知等因素对锁相结果的影响,给出了相应的抑制方法。仿真和实验结果表明:在各种非理想电网状态下,该算法都能快速、准确地提取电网电压基波分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。

基于输出电流控制的光伏并网逆变电源

光伏逆变电源并网运行时本质上为电流源。其输出电流滤波不但会对电网产生严重的谐波污染,同时其输出电流锁相不精确会降低系统的转化效率。针对以上问题,采用电流瞬时值和电流有效值双闭环控制策略实现对输出电流波形的控制;研制一种具有尖峰抑制作用的LCL滤波器,通过对其数学模型的幅频分析说明了其良好的滤波特性;设计了一种软件锁相环,并在此基础上通过α角的修正实现了精确可靠地锁相。实验结果验证了设计的合理性和正确性,实现了单位功率因数输出正弦波电流。

三相并网逆变器无差拍电流预测控制方法

针对三相并网逆变器的特点,采用一种新的无差拍电流预测控制策略。与传统不加补偿的无差拍控制器相比,可改善控制上的延时,在相同的采样频率下可使输出电流畸变减少,提高三相并网逆变器的性能。为进一步提高三相并网逆变器的可靠性和降低并网逆变器的成本,提出一种基于软件锁相环和虚拟电网磁链的无电网电压传感器的控制策略。采用虚拟的电网磁链矢量定向的矢量控制,实现了d、q轴电流的解耦控制,使q轴电流控制有功功率,d轴电流控制无功功率。将无差拍电流预测控制和无电网电压传感器控制相结合,为三相并网逆变器提供一种高性能的解决方案。最后实验验证了该方案的可行性和正确性。

基于单/双同步坐标系的软件锁相环建模和仿真

针对风力发电机组的低电压穿越控制要求,有必要研究适应电网电压平衡和不平衡情况下的电压快速准确检测方法。在分析单/双同步坐标轴系软件锁相环工作原理的基础上,基于Matlab/Simulink软件平台,分别建立了单同步坐标系软件锁相环(SSRF-SPLL)和双同步坐标系的解耦软件锁相环(DDSRF-SPLL)的仿真模型,并针对电网电压理想工况和电网电压三相不平衡情况,对单/双同步坐标轴系下软件锁相环的运行性能进行了仿真比较。结果表明,SSRF-SPLL仅适合电压理想正常工况下的监测,而DDSRF-SPLL不仅适合电压理想工况,而且无论是电压单相或两相跌落等情况也能快速地实现电压幅值、相位和频率的监测。

永磁同步电机抗扰高阶滑模观测器设计

永磁同步电机高精度矢量控制需要准确的电机转速与转子位置信息。考虑到传统观测器中的参数摄动和抖振现象,在保持算法简单、易实现的基础上,将一种基于高阶滑模的超螺旋方法引入到永磁电机观测器的设计中。通过非线性方法证明了电机在一定条件下的可观测性,充分考虑实际系统中参数变化的影响,在静止两相坐标系上建立相应的数学模型,设计超螺旋算法观测电机反电动势值,并采用软件锁相环结构估算电机的速度。理论上验证了该算法的稳定性和有限时间收敛性。实验结果表明,所提出的观测器具有良好的跟踪性能,对电机参数摄动有很强的鲁棒性。

改善动态相位跟踪和不平衡电压检测性能的改进软锁相环算法

相位检测是控制系统的基础,软锁相环检测适用于电压畸变场合,便于数字化实现。分析了软锁相环应用于静止同步补偿器时面临的若干问题,并提出了2方面的改进方案:一是针对超前/滞后环节参数选取困难的问题,将其滤波功能转移到前置延时信号消除环节中;二是q轴电压经PI调节的输出直接作为相位的误差信号,减少了前向积分环节。通过仿真实验证明改进后的软锁相环在动态相位跟踪及不平衡电压检测等方面的性能有显著改善。

基于背靠背三电平电压变换器的直驱式风力发电系统

直驱式风力发电系统由2个背靠背二极管中点钳位型三电平电压变换器构成,机侧变换器采用间接转矩向量控制,通过调节永磁同步发电机的转速,实现风能最大跟踪;网侧变换器采用电网电压定向的向量控制,实现d、q轴电流解耦控制,使d轴电流控制有功功率,q轴电流控制无功功率。针对直驱式风力发电系统中能量流向以及二极管中点钳位型三电平的特点,提出了一种只需检测上、下电容电压,首发向量全部为负短向量,利用冗余电压向量控制中点电压平衡的方法。为提高该系统抗电网电压波动能力,采用软件锁相环,实现电网电压的同步。仿真结果表明,该控制策略实现了最大风能跟踪和功率因数为1的逆变。

单相DVR快速电压补偿控制的实现

动态电压恢复器(DVR)是解决暂态电能质量问题的一种有效途径。就单相DVR的电压扰动检测、基于特定谐波消除的软件锁相技术,以及分段式电压补偿策略等问题进行了探讨。引入导数和积分方式来实现快速电压波形鉴别以及噪声消除,通过二次微分消除特定谐波分量,简化锁相滤波,推导了软件锁相初值角的计算方法,提出了分时段电压检测和补偿的模型,并配合实现补偿电压的生成,最后通过DVR样机的单相电压跌落实验验证了上述算法的可行性。

GPS软件基带信号处理与定位实现

在GPS软件接收机架构下,基于计算机MATLAB软件平台,利用实际采集的GPS中频信号,在普通计算机上实现了一个硬件接收机的所有基带信号处理以及导航解算功能:详细介绍了FFT相关捕获方法,经典载波、伪码跟踪环设计;对于接收机中最重要的伪距计算环节,给出一种完全不需要本地时间,而仅利用采样数据,根据由捕获和跟踪得到的观测量,提取出各卫星帧头到达天线的时延差,从而计算伪距的方法,最终实现了定位解算。实验结果表明,利用真实GPS中频数据,可以在GPS软件接收机架构下,完成全部基带信号处理以及定位解算等完整过程,完全实现一个接收机功能,并适合精密单点定位、多模接收机等算法开发。

一种利于DSP实现的改进型电网电压软锁相环的研究

软锁相环(Soft Phase-locked Loop,SPLL)在现代工业控制尤其是电网电压相位锁定中得到越来越多的应用。分析了SPLL的基本结构和工作原理,针对传统SPLL运算量大、不利于在数字处理器(Digital Signal Processor,DSP)上实现的缺点,设计了一种改进型电网电压SPLL。根据电网电压SPLL工作原理,结合坐标变换关系,从结果出发,通过相角已锁定的性质来做逆向思考简化控制算法。动态计算SPLL的PI参数,以使锁相功能动态响应更好、控制算法运算量更少。理论分析、仿真研究都表明改进后的SPLL算法简单,动态响应快,能够抑制电网电压三相不平衡及谐波干扰,能够应对电网突然掉电等故障,非常利于在DSP中实现。

一种软件锁相环和电压跌落检测新算法

动态电压恢复器(dynamic voltage restorer,DVR)的响应速度是衡量DVR特性的重要指标,锁相环和电压跌落检测算法则是决定其响应速度的2个关键因素,而电网电压畸变、跌落过程中发生的相位跳变和电压不平衡制约着锁相环和检测算法的快速性。该文结合最小方差(least error squares,LES)滤波器和改进对称分量法设计了新的软件锁相环和电压跌落检测算法,对这2种方法进行详细的理论推导,阐明各频次的正负序分量解耦的机理。在Matlab/Simulink中搭建仿真模型,与传统锁相环方法和电压跌落检测算法进行对比分析。最后,在电压跌落平台进行工业样机验证,结果表明所提方法可行有效,且具有较高的响应速度。

多重化大功率有源电力滤波器的控制系统研究

分析讨论了多模块化PWM变流器实现的多重化大功率有源电力滤波器的结构、原理以及对控制系统的要求,根据其特点设计了基于双DSP的数模混合控制系统,给出了控制系统硬件结构以及软件实现,采用软件锁相和硬件锁相相结合的方式有效地解决了同步问题,并针对有源滤波器应用中的一些具体问题给出了软件解决方案。最后给出了采用该控制方案的二重化有源电力滤波器的实验结果。实验结果表明,基于该控制系统的有源电力滤波器具有很好的补偿效果。

软件锁相环在惯性动量轮转速控制中的应用研究

研究了基于DSP和软件锁相环算法的惯性动量轮用高速(最高转速30 000 r/min)高精度转速控制系统。首先分析了组成软件锁相环的三个环节,设计了软件锁相环算法;然后与高精度反电势换相模块ML4425相结合,设计并实现了一种高精度无刷直流电机数字控制系统。该系统能在任意转速下进行稳速控制,且当转速高于3000 r/min时,能实现1%%的转速控制精度。