專利名稱：一種單相鎖相環(huán)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電力電子變流技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域，特別涉及與電網(wǎng)互聯(lián)的單相電力電子變流裝置中的同步鎖相技術(shù)。
背景技術(shù)：
在應(yīng)對全球資源銳減的舉措中，太陽能、風(fēng)能等再生新能源發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)得到了極大重視。電網(wǎng)電壓相位信息的準(zhǔn)確獲取對各種并網(wǎng)變流器的穩(wěn)態(tài)、動態(tài)性能以及安全運(yùn)行具有重要影響。對于單相并網(wǎng)系統(tǒng)的同步技術(shù)，主要有過零比較鎖相技術(shù)、基于乘法器的鎖相技術(shù)和基于三相鎖相控制技術(shù)的單相鎖相技術(shù)。過零比較鎖相技術(shù)通過檢測電壓過零點(diǎn)來獲得周期和相位信息，此法雖然簡單但是鎖相效果差、抗諧波干擾能力有限且無法檢測電壓的幅值?；诔朔ㄆ鞯逆i相技術(shù)使用乘法器作為鑒相器，為了達(dá)到鎖相結(jié)果的高精確度需要設(shè)計(jì)高階環(huán)路濾波器，使得鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)變得復(fù)雜?；谌噫i相控制技術(shù)的單相鎖相技術(shù)通過已知單相構(gòu)造另外一相或兩相，再使用成熟的三相鎖相環(huán)技術(shù)得到單相系統(tǒng)的相位。如何通過已知單相構(gòu)造另外一相是該鎖相技術(shù)的核心。在單相系統(tǒng)中，在同一時(shí)刻只能米樣到一個(gè)電壓值，由它構(gòu)成的二兀方程是無法解出幅值和相位的。因此，單相鎖相環(huán)需要一段時(shí)間去獲取足夠多的信息才能解出幅值和相位。目前所提出的構(gòu)造方法中或需要復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算，例如基于反park變換；或放大噪聲，例如微分法；或產(chǎn)生額外成本，例如硬件構(gòu)造法
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的，在于提供一種算法簡單、成本低、鎖相精度高的單相鎖相環(huán)，其不僅能夠在電網(wǎng)相位變化時(shí)準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)相位和幅值，而且可以在電網(wǎng)頻率波動時(shí)迅速、準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)相位。為了達(dá)成上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種單相鎖相環(huán)，包括鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器，所述鑒相器包括Clark變換、正序變換和Park變換三部分，電壓輸入信號和兩個(gè)零信號送入Clark變換，Clark變換的輸出信號與鎖相環(huán)的輸出角頻率一起送入正序變換的輸入端，正序變換的輸出信號與鎖相環(huán)的輸出相位一起送入Park變換，Park變換的輸出信號即為鑒相器的輸出信號；所述鑒相器的輸出端與環(huán)路濾波器的輸入端相連，環(huán)路濾波器的輸出信號加上初始值之后送入壓控振蕩器的輸入端。上述Clark變換執(zhí)行三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換，變換公式如下:r π Γι -- --1 I
「 Ua 222
_1] Sllb
L 」 O ----ur
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其中，ua、ub、uc分別為三相靜止坐標(biāo)系下的a、b、c相，Ua、U0分別為兩相靜止坐標(biāo)系下的a、β相。上述正序變換執(zhí)行三相不平衡系統(tǒng)中提取出正序?qū)ΨQ分量的變換，變換公式如下:
權(quán)利要求
1.一種單相鎖相環(huán)，其特征在于:包括鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器，所述鑒相器包括Clark變換、正序變換和Park變換三部分，電壓輸入信號和兩個(gè)零信號送入Clark變換，Clark變換的輸出信號與鎖相環(huán)的輸出角頻率一起送入正序變換的輸入端，正序變換的輸出信號與鎖相環(huán)的輸出相位一起送入Park變換，Park變換的輸出信號即為鑒相器的輸出信號；所述鑒相器的輸出端與環(huán)路濾波器的輸入端相連，環(huán)路濾波器的輸出信號加上初始值之后送入壓控振蕩器的輸入端。
2.如權(quán)利要求1所述的一種單相鎖相環(huán)，其特征在于:所述Clark變換執(zhí)行三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的變換，變換公式如下:
3.如權(quán)利要求1所述的一種單相鎖相環(huán)，其特征在于:所述正序變換執(zhí)行三相不平衡系統(tǒng)中提取出正序?qū)ΨQ分量的變換，變換公式如下:
4.如權(quán)利要求1所述的一種單相鎖相環(huán)，其特征在于:所述Park變換執(zhí)行兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)變換，變換公式如下:
全文摘要
本發(fā)明公開一種單相鎖相環(huán)，包括鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器，所述鑒相器包括Clark變換、正序變換和Park變換三部分，電壓輸入信號和兩個(gè)零信號送入Clark變換，Clark變換的輸出信號與鎖相環(huán)的輸出角頻率一起送入正序變換的輸入端，正序變換的輸出信號與鎖相環(huán)的輸出相位一起送入Park變換，Park變換的輸出信號即為鑒相器的輸出信號；所述鑒相器的輸出端與環(huán)路濾波器的輸入端相連，環(huán)路濾波器的輸出信號加上初始值之后送入壓控振蕩器的輸入端。此種鎖相環(huán)算法簡單、成本低、鎖相精度高，不僅能夠在電網(wǎng)相位變化時(shí)準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)相位和幅值，而且可以在電網(wǎng)頻率波動時(shí)迅速、準(zhǔn)確跟蹤電網(wǎng)相位。
文檔編號H03L7/085GK103078633SQ201310014549
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月15日
發(fā)明者石巍, 楊浩, 王宇, 楊兵, 方太勛, 劉為群 申請人:南京南瑞繼保電氣有限公司, 南京南瑞繼保工程技術(shù)有限公司