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。

电压不平衡跌落时动态电压恢复器的快速PLL策略

传统的锁相环(PLL)算法不能满足动态电压恢复器(DVR)在三相电压不平衡故障时的快速准确锁相要求。在分析传统PLL的基础上,提出了dαβ-PLL和"推演顺接"相结合的锁相策略。新的锁相策略在电压跌落开始的第一个周波T(20 ms)内基于历史数据进行推演并锁定相位;一个周波之后采用dαβ-PLL来锁定相位。仿真结果与样机试验验证了新型PLL锁相策略在三相电压不平衡跌落故障时能够快速准确锁相,可以满足DVR的使用要求。

有源电力滤波器谐波检测的新型SRF-PLL设计研究

针对有源电力滤波器中基于同步坐标系的锁相环(synchronous reference frame PLL,SRF-PLL)在三相电网电压不平衡且有畸变时,负序基频分量和高频谐波电流对SRF-PLL的影响。文章采用在基于同步坐标系的锁相环中加入自适应陷波器(adaptive notch filter,ANF)和自适应滤波器(adaptive filter)的技术。利用自适应陷波器的两个相互正交的输出量抵消同频负序分量导致的2倍工频波动,并采用自适应滤波器的最小均方算法(Least Mean Square,LMS)滤除高频谐波分量,从而准确的提取基波电压的幅值与相位。文章以单独加入自适应滤波器或自适应陷波器作比较,通过仿真分析验证文中方法能更加准确的提取电网电压频率,正余弦函数曲线更加平滑,具有良好的动态性能和稳定性。

基于DDSRF-PLL的并网逆变器复矢量导纳分析

为提高双同步解耦锁相环(DDSRF-PLL)并网逆变器的稳定性,以含DDSRF-PLL的并网逆变器为研究对象,在静止坐标系下推导其等效导纳模型,给出了考虑频率耦合的系统闭环传递函数,利用奈奎斯特判据判定在不同电网强度下导纳模型的稳定性。结果表明,在电网电感由1 mH增大至7 mH时,电网强度变弱,开环传递函数的奈奎斯特曲线逐渐包围稳定判别点(-1,j0),系统稳定性开始下降,并网电流出现32 Hz的振荡,与理论模型推导出的振荡频率相一致。

不平衡电网下变流器多机系统的稳定性分析

基于不平衡电网条件下的并网交互系统,研究了电压源型变流器(VSC)的稳定性问题。首先提出了不平衡电网下带双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)的变流器导纳模型。分析总结了带不同类型锁相环的VSC系统导纳特性。基于导纳模型研究了配置不同类型锁相环的多VSC系统稳定性问题,指出了多VSC系统稳定性的改善方向。进一步提出,带DSOGI-PLL变流器的并入可以在增加并网系统输出功率的同时有效改善变流器的稳定裕度。同时,研究了公共耦合点处负序电压改变时VSC与电网阻抗的交互机理。最后,对理论分析进行了实验验证。

九相开绕组永磁电机SPWM中的三次谐波抑制

为抑制九相开绕组永磁同步电机定子绕组中的3次谐波电流,该文提出一种3次谐波电压前馈控制方法。对逆变器非线性因素造成的3次谐波电压由同步坐标系锁相环进行追踪,同时考虑反电势中的3次谐波电压,共同作为前馈量对调制信号进行修正。将电压谐波前馈控制与电流谐波闭环控制相结合,提高了3次谐波电流控制的响应速度和控制精度。最后,通过实验验证了该文提出的3次谐波电流抑制方法的可行性与有效性。

直驱型永磁同步风力发电机无传感器控制

在分析直驱型永磁同步风力发电机数学模型的基础上,确定了一种基于滑模观测器和扩展卡尔曼滤波的转子位置和转速估计方法,并给出了系统控制策略。针对内埋式永磁同步电机直轴和交轴电感差别较大的特点,采用两相静止坐标系下的基于扩展反电动势的永磁同步电机滑模观测模型,并将耦合项作为扰动量进行解耦计算。采用卡尔曼滤波器以便滤除估计的扩展反电动势测量噪声分量,并增强其对于系统扰动和参数变化的鲁棒性。采用三相锁相环进行转子位置角和转速的提取。仿真和实验结果表明:该方法可以快速准确地得到转子位置和转速信息并应用于系统控制。

基于串联信号延迟对消法的三相非理想电网锁相控制策略

锁相环作为一种可以有效地检测出电网电压相角的方法,在分布式发电系统中得到了广泛应用。对于畸变的三相电网而言,采样传统的锁相方法无法同时达到较好的动态性能与稳态性能。而采用信号延迟对消算子可以有效地消除电网电压不平衡和低次谐波对锁相的影响,提高系统的带宽。本文在优化选择延迟对消算子的基础上,提出了一种二型三阶的调节器来抑制电网电压高次谐波对锁相的影响,同时也提出了一种根据相位裕度和谐波抑制要求直接计算出调节器参数的方法,从而避免了反复试凑。最后通过实验证明了理论分析的正确性和闭环设计方法的有效性。

大功率组合式三相逆变器对称输出控制

为了满足大功率高性能三相电源的需要,针对组合式三相逆变器结构特点,提出了一种正弦脉宽相位调制的控制策略,在各相电压、电流瞬时值双环独立控制基础上,通过电压、相位外环分别对各相参考正弦的脉宽和相位调制,有效地解决了三相电压的幅值和相位的对称性问题。仿真和12kW的整机实验证明了方案的正确性,并获得了满意的效果。

一种改进的无锁相环三相电路谐波电流检测方法

为了解决谐波电流检测方法中锁相环和低通滤波器所引起的检测误差和延时问题,在基于瞬时无功功率理论的检测法的基础上,提出了一种新的三相电路谐波电流检测方法。该方法去掉了锁相环,引入了反馈,从而解决了锁相环对检测准确性的影响,加快了动态响应速度,补偿了低通滤波器的延时。理论分析和仿真验证表明,该方法可以准确、实时地检测谐波电流。

组合式三相逆变器锁相控制策略

该控制策略基于锁相技术,通过远程采样某相输出电压进行信号解调,解决了传统组合式三相逆变器存在着的各相之间同步信号长距离通信时易受干扰,导致各相输出电压相位差较大的问题。三相3.6kVA原理样机实验验证了该控制策略的可行性及正确性。该方案简单,易于实现,且即使是同规格不同设计逆变器模块之间的组合也能获得对称三相输出电压。

三相数字锁相环的原理及性能

分析了三相锁相环的基本原理、特性及各种输入情况下锁相环的输出性能。通过理论推导,在三相输入信号存在直流偏移、不对称、谐波等干扰情况下,分析了三相锁相环的检测相位误差,得出谐波的含量。并通过仿真研究,验证了三相输入信号存在直流偏移、不对称、谐波等干扰情况下,仿真结果与理论推导一致。并对相位突变和频率突变的情况进行了仿真研究,说明在相位和频率发生变动时三相锁相环仍能有效地锁定相位,能够满足系统变频的要求。

组合式大功率三相逆变电源输出对称性研究

针对常规三相逆变电源不能满足任意不平衡负载,提出了一种电路和磁路自然解耦的电路结构和控制方案。各相分别采用独立的电压环和相位环对参考正弦进行脉宽和相位调制,因而保证了逆变电源输出电压和相位的对称性。仿真和30kW的整机实验证实了方案的正确性,并获得了满意的效果。

基于FPGA的三相电网故障环境下锁相技术分析

为使三相光伏并网逆变器在各种电网环境下准确、快速地锁定基波相位。利用三相锁相环基本结构,提出了一种在FPGA上的数字锁相环设计。通过流水线结构编写Verilog HDL硬件描述语言对dq坐标变换、PI控制器和数控振荡器在FPGA模块化实现锁相算法。并以FPGA为验证平台,分析了三相锁相环在电网故障环境中,即三相不平衡、频率突变、相位突变和电网谐波干扰等对三相锁相环技术分析得出误差。利用Matlab模拟电网故障Modelsim进行系统仿真,仿真结果验证了该锁相环能够快速准确地锁定电网基波相位,并对畸变电压具有较强的抑制作用。

基于平均值理论的无锁相环三相电路谐波电流检测方法

针对谐波检测方法中遇到的锁相环检测误差问题和低通滤波器延时问题,本文分析了无锁相环检测的原理,并引入了平均值理论,提出了一种无锁相环、引用平均值理论的三相电路谐波电流检测方法。该方法省去了锁相环,避免了锁相环的检测误差,应用平均值理论,避免了低通滤波器的延时误差,提高了检测的准确性,加快了动态响应速度。

不平衡电网下无锁相环三相并网逆变器控制策略

在并网发电系统中,快速准确的相位同步检测是有效控制的前提条件。该文分析了不平衡电压对常规锁相环下三相逆变器的影响。当电网电压存在不平衡时,电压的检测和锁相角计算过程中会产生误差,从而影响逆变器控制精度。因此,提出两种并网逆变器的无锁相环控制策略:直接功率和直接电流控制,并且建立数学模型验证其可行性。这两种控制策略分别在dq坐标系和αβ坐标系下进行电网电压的正序分量分离。将无锁相环控制与常规有锁相环控制在电压不平衡时进行对比,同时在两种无锁相环控制策略之间进行总结与对比。仿真和实验结果表明,与锁相环相比,无锁相环控制策略能够快速精确地从不平衡的电网电压中分离出正序分量,在动态响应上直接电流控制策略更胜一筹。

并联型有源滤波器三相谐波电流的全数字化快速提取

提出一种三相谐波电流全数字化快速提取算法和检测装置。通过采用实时性较高的基于瞬时无功理论的谐波检测原理,并辅以三相数字锁相技术和无限冲击响应的数字滤波技术,构成了完整的三相谐波电流全数字化快速提取算法。与此同时,开发了一套基于浮点DSP TMS320F28335的主从式双DSP+CPLD及外扩16位高精度采样单元的硬件检测装置,以保证能够实时地实现该算法。样机试验结果验证了设计的有效性。

三相锁相环在蓄电池充放电装置中的应用研究

叙述了单同步旋转坐标变换原理以及基于此变换的三相锁相环设计方法,给出了以TMS320F2812为核心的三相锁相环算法实现,阐述了三相锁相环技术在蓄电池充放电装置中的具体应用方案,该方案可使装置在电网电压不平衡条件下,能够利用单同步旋转坐标变换快速、准确地锁定电网电压相位,据此建立的装置控制策略将充分提高基于可逆PWM整流器的蓄电池充放电装置的充放电性能和效率。

解耦双同步参考坐标系锁相环仿真研究

对传统三相锁相环进行了拓展,引入双同步参考坐标系。通过双dq变换将不对称情况下的三相电压分解为正负序分量。解耦网络将两者相互作用解链,消除了用于定向的分量中存在的两倍频正弦振荡。仿真结果验证解耦双同步参考坐标系锁相的正确性与可行性。

电压不平衡且畸变下基于UHCM模块的锁相环研究

针对传统的基于同步参考坐标系的三相锁相环在非理想电网环境下不能准确跟踪电网电压的相位问题,提出了一种基于不平衡谐波补偿机制模块的三相锁相模型。该模型首先利用UHCM模块估算各次谐波的含量,进而有效地消除谐波分量的影响,把正序基波分量和负序分量提取出来;然后通过αβ坐标变换,可以准确获得基波正序电压分量频率和相位等基本参数。仿真结果表明,该方法具有较强的谐波抑制能力和动态响应速度快的特点,满足电网信号同步跟踪要求。