基波正序電壓提取與鎖相的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基波正序電壓提取與鎖相的方法，其主要包括以下步驟：S1、將三相電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換至α，β兩相靜止坐標(biāo)系；S2、對兩相電網(wǎng)電壓α，β分量進(jìn)行第一次數(shù)學(xué)變換；S3、對經(jīng)過第一次數(shù)學(xué)變換的兩相電網(wǎng)電壓α，β分量進(jìn)行第二次數(shù)學(xué)變換，并得到基波正序電壓；S4、在基波正序電壓得出的基礎(chǔ)上，運(yùn)用理想電網(wǎng)鎖相算法跟蹤電網(wǎng)電壓同步相位。
【專利說明】基波正序電壓提取與鎖相的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種電網(wǎng)電壓不平衡且畸變狀態(tài)下基波正序電壓提取與鎖相的方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]三相PWM整流器在電氣傳動、有源功率因數(shù)矯正，風(fēng)能、太陽能發(fā)電、微網(wǎng)發(fā)電等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。動態(tài)準(zhǔn)確的獲取電網(wǎng)電壓同步相位，對三相PWM整流器的正?？刂七\(yùn)行具有至關(guān)重要的作用。當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時，會直接影響電網(wǎng)電壓同步相位的檢測，進(jìn)而影響三相PWM整流器的正常工作。因此，在電網(wǎng)發(fā)生不平衡或諧波畸變狀態(tài)下對電網(wǎng)基波正序電壓的提取，進(jìn)而準(zhǔn)確、快速的獲得電網(wǎng)電壓同步相位的鎖相環(huán)技術(shù)(Phase-Locked-Loop, PLL)，是三相PWM整流器運(yùn)行控制的前提和關(guān)鍵技術(shù)。
[0003]硬件鎖相環(huán)采用鑒相器進(jìn)行電壓過零檢測的方法進(jìn)行鎖相，存在動態(tài)響應(yīng)慢，可靠性低的缺點(diǎn)。傳統(tǒng)軟件鎖相技術(shù)，在理想電網(wǎng)狀態(tài)下能夠得到很好的效果，但電網(wǎng)不平衡或畸變時，由于負(fù)序分量和諧波的存在，將不能夠有效跟蹤電網(wǎng)電壓相位。采用正反旋轉(zhuǎn)雙d、q坐標(biāo)變換，可以在電網(wǎng)不平衡狀態(tài)下，提取電壓正序分量，進(jìn)而得到電網(wǎng)同步相位，但該方法需要進(jìn)行雙d、q變換，算法復(fù)雜，且只能夠提取電壓正序分量，無法消除電網(wǎng)諧波分量。
[0004]也有方法對電網(wǎng)電壓進(jìn)行一次d、q變換，再采用低通濾波器消除負(fù)序及諧波電壓，得到電網(wǎng)電壓相位信息，但低通濾波器的使用會增加控制系統(tǒng)延時，降低相位跟蹤動態(tài)及準(zhǔn)確性。另外，有人提出構(gòu)造微分方程的方法在電網(wǎng)不平衡且畸變狀態(tài)下，提取基波正序電壓進(jìn)行鎖相，但微分量會放大系統(tǒng)諧波分量，降低系統(tǒng)穩(wěn)定性。也可以運(yùn)用滑動快速傅里葉變換提取基波正序電壓，但該方法需要進(jìn)行大量運(yùn)算，增加控制系統(tǒng)復(fù)雜度。
[0005]有鑒于此，有必要對現(xiàn)有的基波正序電壓提取與鎖相的方法予以改進(jìn)，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基波正序電壓提取與鎖相的新方法，該新方法在整個過程中沒有采用任何濾波器，有效降低了系統(tǒng)延時，并且無需構(gòu)造微分方程或進(jìn)行傅里葉分解，減小了系統(tǒng)復(fù)雜度，增強(qiáng)了系統(tǒng)可靠性。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種基波正序電壓提取與鎖相的方法，適用于三相電網(wǎng)電壓，所述基波正序電壓提取與鎖相的方法主要包括以下步驟:
[0008]S1、將三相電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換至α，β兩相靜止坐標(biāo)系；
[0009]S2、對兩相電網(wǎng)電壓α，β分量進(jìn)行第一次數(shù)學(xué)變換；
[0010]S3、對經(jīng)過第一次數(shù)學(xué)變換的兩相電網(wǎng)電壓α，β分量進(jìn)行第二次數(shù)學(xué)變換，并得到基波正序電壓；
[0011]S4、在基波正序電壓得出的基礎(chǔ)上，運(yùn)用理想電網(wǎng)鎖相算法跟蹤電網(wǎng)電壓同步相位。[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟S2中的第一次數(shù)學(xué)變換方程為
【權(quán)利要求】
1.一種基波正序電壓提取與鎖相的方法，適用于三相電網(wǎng)電壓，其特征在于，所述基波正序電壓提取與鎖相的方法主要包括以下步驟: 51、將三相電網(wǎng)電壓轉(zhuǎn)換至α，β兩相靜止坐標(biāo)系； 52、對兩相電網(wǎng)電壓α，β分量進(jìn)行第一次數(shù)學(xué)變換； 53、對經(jīng)過第一次數(shù)學(xué)變換的兩相電網(wǎng)電壓α，β分量進(jìn)行第二次數(shù)學(xué)變換，并得到基波正序電壓； 54、在基波正序電壓得出的基礎(chǔ)上，運(yùn)用理想電網(wǎng)鎖相算法跟蹤電網(wǎng)電壓同步相位。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基波正序電壓提取與鎖相的方法，其特征在于:所述步驟S2中的第一次數(shù)學(xué)變換方程為=
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基波正序電壓提取與鎖相的方法，其特征在于:所

述步驟S3中的第二次數(shù)學(xué)變換方程為Y '
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基波正序電壓提取與鎖相的方法，其特征在于:所述步驟S4中，在α，β兩相靜止坐標(biāo)系下，電網(wǎng)電壓矢量與鎖相環(huán)輸出電壓矢量重合時，鎖相環(huán)完成鎖相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基波正序電壓提取與鎖相的方法，其特征在于:所述步驟S4具體包括以下步驟: 5401、將α，β兩相靜止坐標(biāo)系下的兩相電網(wǎng)電壓變換到d，q兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系； 5402、計算電網(wǎng)相位角的相位差。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基波正序電壓提取與鎖相的方法，其特征在于:所述步驟S402中電網(wǎng)相位角的相位差等效為兩相電網(wǎng)電壓的q軸分量。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基波正序電壓提取與鎖相的方法，其特征在于:理想電網(wǎng)狀態(tài)下，兩相電網(wǎng)電壓在d，q兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的電壓分量均為直流量。
【文檔編號】G06F19/00GK103593573SQ201310602380
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2013年11月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月23日
【發(fā)明者】嚴(yán)嵐, 蔡克衛(wèi), 吳志敢 申請人:大連尚能科技發(fā)展有限公司