适合低压配电网分布式发电的抗谐波干扰型增强锁相环路技术

大量用户型分布式电源接入低压配电网,将会造成电压暂降、频率突变、相位突变和谐波等电能质量问题,而这些问题又会影响分布式电源自身的锁相环性能,导致锁相环得到的电压相位和频率信息不准确。基于此,首先阐述分析三种单相锁相环P-PLL、PL-EPLL和SOGI-PLL的结构及其基本的锁相原理,探讨这三种结构各自特点及存在问题。针对电网中存在谐波电压或直流分量时,PL-EPLL无法准确地跟踪相位和频率信息的问题,提出一种基于带通滤波器的抗谐波干扰型EPLL技术。最后通过仿真实验结果比较上述三种锁相环在实际电网电压下的锁相效果,验证所提出的抗谐波干扰型EPLL的有效性和可行性。相比其他三种锁相环,该锁相环在输入含直流分量或谐波时,有良好的锁相性能,更适用于实际低压配电网中分布式发电。

新型全数字锁相环的逻辑电路设计

设计出一种新型全数字锁相环(enhancedphase-lockloop,EPLL)的逻辑电路。该电路基于轨迹跟踪原理实现与交流基波成分的同步,其锁相速度快,精度高。同时,为兼顾锁相速度和稳定性的设计要求,提出调节EPLL动态参数的新方法,获得具有优化结构的全数字锁相逻辑电路。锁相跟踪实验验证了该锁相环技术的性能,证实了其在提取和分析谐波方面的有效性。

非稳态谐波和间谐波检测的新方法

提出了一种非稳态谐波、间谐波检测的新方法。该方法基于零差算法与增强型锁相环(enhanced phase-locked loop,EPLL)算法。零差算法具有计算量少、性能稳定的特点,利用参考信号对输入信号进行调制,从而得到非稳态谐波分量。根据输入信号预处理得到的间谐波分量频率范围设置EPLL算法的角频率初始值,以提高对间谐波分量的检测效率。采用多单元并行结构实现了对非稳态谐波、间谐波分量的同时检测。仿真结果表明,该方法能扩大EPLL算法中信号参数调节因子的取值范围,快速、准确检测出非稳态谐波、间谐波分量,有效抑制噪声干扰以及各频率分量之间的相互干扰。

用于谐波、间谐波在线监测的时频混合方法

为了检测靠近基波和谐波的间谐波,提出了一种时频混合方法来分析谐波和间谐波。首先在时域上通过并联的加强锁相环结构进行基波与谐波检测,该结构通过主锁相环测量幅值较大的基频分量,并将测得的基频输入到并行的子锁相环结构以完成对各谐波分量的分离;然后在频域上对分离所得的只含间谐波的信号使用插值快速傅里叶变换的方法进行分析,能在排除基波与谐波频谱泄漏影响的情况下得到靠近基波和谐波的间谐波的精确参数。在LabVIEW上实现了基于所提方法的谐波、间谐波在线监测平台,仿真和实验证明了所提方法的有效性。

基于Goertzel滤波器的两相静止坐标系下的增强型锁相环

提出一种两相静止坐标系下的增强型锁相环(TPSF-EPLL),用于三相电网的同步信息的检测。基于最小成本函数法推导了TPSF-EPLL的微分方程,获得了频率环和幅值环输入信号的系数矩阵表达式。通过局部线性化方法建立了TPSF-EPLL的传递函数并进行了稳定性分析和参数设计。为消除三相电网不平衡和谐波对锁相环性能的影响,在频率环和幅值环的输入侧加入Goertzel滤波器,给出了所提出的TPSF-EPLL的总体方案。所提出的TPSF-EPLL无需同步旋转坐标变换,在两相坐标系下进行运算即可同时获得输入信号的幅值、频率和相角信息,计算量大幅减少。实验结果验证了所提出TPSF-EPLL的正确性和优越性。

复杂工况下三相电流基波正序有功分量检测的新方法研究

补偿分量的准确实时检测,直接关系到有源电力滤波器的补偿效果。在三相电压畸变不对称且有频率波动的复杂工况下,提出了一种基于级联二阶广义积分的基波正序有功电流分量的检测新方法。构造的级联二阶广义积分算子同时具有移相、滤波和辅助锁频的三项功能。相比于常规的dq检测法,基于??轴系的检测方法,省略了锁相环和低通滤波器,可准确实时地求出电流基波正序有功分量,最后利用Matlab/Simulink仿真证明方法的有效性与可行性。

适用于微网并网控制技术的改进型EPLL算法研究

快速准确的锁相环技术是保证并网系统安全、可靠并网的关键。针对传统EPLL的固有缺陷,设计了一种改进型EPLL算法,适用于以分布式电源为主的微网并网控制技术。首先,推导出输出电压频率和输入电压幅值之间的耦合关系,使用数学公式进行近似解耦。其次,搭建误差信号的成本函数,利用梯度下降法设计直流偏移量的估算环路,通过闭环负反馈回路消去输入信号中的直流偏置。然后,在锁相算法的所有估算环路中引入滑动平均值滤波器MAF(moving average filter),以增强控制系统的高频谐波抗干扰能力。最后,在Matlab/Simulink软件中搭建了单相锁相环算法的仿真模型,进行对比分析。仿真结果验证了所提算法的正确性和可行性。

一种改进型两相静止坐标系增强型锁相环

电网电压中的谐波、不平衡以及直流偏移会在传统两相静止坐标系增强型锁相环(αβ-EPLL)所检测的电网基波电压幅值、频率和相角中产生周期波动,尤其是直流偏移会产生基波频率的周期波动,难以使用低通滤波器直接滤除。提出一种改进的αβ-EPLL结构,在两相信号输入侧引入直流偏移积分器以消除输入直流偏移,在幅值检测环和频率检测环中分别引入延时信号滤波器以消除输入谐波和不平衡的影响。详细的理论分析和实验结果验证了所提出的改进αβ-EPLL的正确性和可行性。

基于全数字锁相环的MFSK信号盲解调算法

针对非协作通信下MFSK信号解调的问题,提出一种基于全数字锁相环的无须任何先验信息的盲解调算法。该算法首先应用较少的码元提取出码元速率,随后通过对锁相环输出的频率跟踪信号进行处理,实现符号同步、符号门限和进制估计,最后依据前面的估计结果对MFSK信号进行实时解调。该算法实用性强,易于在FPGA中实现。仿真实验表明,该算法具有较好的解调性能,当输入信噪比大于4 dB时,对2FSK、4FSK和8FSK的解调正确率都可以达到95%以上。

基于QT1结构的三相增强型锁相环技术

为实现快速准确的电网同步,基于类Ⅰ型结构对现有三相增强型锁相环进行改进,设计了一种结合类Ⅰ型结构与三相增强型结构的新型锁相环(QT1-3P-EPLL)。在频率环中采用级联延时信号消除滤波器与Ⅰ型结构相结合的类Ⅰ型结构,与现有基于级联延时信号消除滤波器的三相增强型锁相环相比,可以有效地提高系统的动态响应速度和稳定性,同时消除电网电压干扰的影响。仿真结果表明QT1-3P-EPLL能够在电网电压受干扰时快速、准确地跟踪电网电压的频率和幅值。最后对所提出的锁相环进行了实验测试,结果证明了该锁相环的有效性。

基于变动频率滤波的新型数字锁相环

提出了一种应用于单相并网系统中的基于变动频率滤波原理的优化型数字锁相环,并加入了频率控制以及初始相位角定位等模块。在保留了现有优化型锁相环结构简单,灵敏度高,动态响应快等优点的前提下、解决了其存在的抗谐波干扰能力差,频率超调大等问题。利用Matlab软件对电网电压幅值、频率和相位角的突变、谐波注入等参数变化的影响做了仿真研究。在此基础上,搭建了以TMS320F2812 DSP为控制核心的实验装置,仿真验证和试验结果证明了该方法的可行性。

弱连接VSC的锁相环同步暂态稳定综述

聚焦于单个弱连接电压源变流器(WG-VSC)系统在对称故障等大扰动下的锁相环同步暂态稳定性问题,梳理总结了其研究现状,包括暂态失稳现象、稳定机理、量化分析方法、稳定性提升控制措施等.实际运行控制中,从参数空间的角度分析以VSC注入有功/无功电流为参数空间的暂态稳定域更为直观,因此定义该暂态稳定域为电流可行域,并综述了相关研究工作.最后从多WG-VSC并联系统、不对称故障下、电压源虚拟同步型或构网控制下、不同锁相环的影响分析等方面展望了锁相环同步暂态稳定性问题的发展与应用前景.

一种参数自适应增强型单相锁相环的研究与应用

在铁路牵引供电系统中,电压存在频率/相位突变、幅值波动、谐波污染等网压畸变问题。传统单相锁相环在动态响应速度及应对这类异常网压工况方面存在不足,无法满足机车、动车四象限变流器的实时控制要求。为此,文章提出了一种参数自适应增强型锁相环的方法,其引用自适应控制策略,使增益系数自适应变化,改善了因相位跳变而导致的频率瞬间扰动问题。相较于传统锁相环,参数自适应增强型锁相环对异常电网环境适应性强,具有快速准确捕获电网信息的良好动态性能,且锁相至少可以提前2~3个电网周期。仿真和实验结果验证了该锁相环方法的有效性和可行性。