專利名稱：具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置及檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及變頻條件下電壓信號(hào)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及航空電源系統(tǒng)的同步信號(hào)檢測(cè)裝置及同步信號(hào)檢測(cè)方法。
背景技術(shù)：
在航空電源系統(tǒng)中，在線跟蹤頻率變化，準(zhǔn)確快速地提取出同步信號(hào)是系統(tǒng)運(yùn)行、 控制和調(diào)節(jié)的基礎(chǔ)，是提高電能質(zhì)量的前提。近年來(lái)，國(guó)外飛機(jī)電源系統(tǒng)以b0eing787和 A380為代表標(biāo)示著變頻交流電源系統(tǒng)已成為一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)。這種電源系統(tǒng)基波頻率變化范圍為360Hz-800Hz?，F(xiàn)有的同步信號(hào)檢測(cè)方法多基于工頻”50Hz/60Hz)條件下的研究。在地面電力系統(tǒng)(50Hz/60Hz)中應(yīng)用較多的是同步參考坐標(biāo)系鎖相環(huán)(Synchronous Reference Frame PLL，SRF-PLL)。該方法具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)功能，而且在理想電網(wǎng)電壓情況下能夠在2個(gè)周期內(nèi)準(zhǔn)確提取出所需要的同步信號(hào)，在準(zhǔn)確性以及快速性上兼顧，具有優(yōu)越的同步效果。 但在電網(wǎng)電壓不對(duì)稱的非理想工況下，輸入的負(fù)序分量將在dq軸上產(chǎn)生二倍工頻波動(dòng)，使提取效果受到極大影響。為了消除負(fù)序分量對(duì)同步性能的影響，可以通過(guò)降低低通濾波器帶寬的方法來(lái)提高同步效果，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度會(huì)降低。以自適應(yīng)陷波器(ANF)為基礎(chǔ)的具有頻率自適應(yīng)功能的非線性同步方案，通過(guò)對(duì)每相分別采用一個(gè)ANF單元提取所需的基波分量以及90度移相分量，使用對(duì)稱分量法提取出正序分量?，F(xiàn)在常用的ANF結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定軌道的狀態(tài)變量直接為輸入電壓信號(hào)的估計(jì)值， 具有良好的頻率響應(yīng)自適應(yīng)性，并且能夠在不對(duì)稱情況下快速的提取出正負(fù)序分量。這在頻率變化范圍小的地面電源系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)幾乎不成為問(wèn)題，而在電源頻率變化范圍大的情況下，如航空電源，頻率變化范圍超過(guò)一倍，其頻率檢測(cè)響應(yīng)快速性也隨著頻率的變化相差一倍。因此，現(xiàn)有的基于ANF的同步信號(hào)檢測(cè)裝置及同步信號(hào)檢測(cè)方法不能滿足同步信號(hào)檢測(cè)的需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是，提供另一種動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度不受基波頻率變化影響、能夠在不對(duì)稱及變頻情況下準(zhǔn)確提取同步信號(hào)的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，該頻率響應(yīng)自適應(yīng)同步信號(hào)檢測(cè)裝置適用于三相電壓環(huán)境。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，用于三相電壓環(huán)境中，包括α β軸坐標(biāo)系變換電路Τ3/2，接收電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)Uab。，將電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)uab。 變換到α β軸坐標(biāo)系中，得到α軸變換電壓值Ua和β軸變換電壓值U0 ；α軸子陷波器單元ANF-a，接收α軸誤差信號(hào)ea以及α軸90度移相分量
Sgo1^fa ；β軸子陷波器單元ANF-β，接收β軸誤差信號(hào)ee以及β軸90度移相分量
權(quán)利要求
1.一種具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，應(yīng)用于三相電壓環(huán)境中，其特征在于包括α β軸坐標(biāo)系變換電路(Τ3/2)，接收電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)Uab。，將電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)uab。 變換到α β軸坐標(biāo)系中，得到α軸變換電壓值Ua和β軸變換電壓值U0 ；α軸子陷波器單元(ANF-a)，接收α軸誤差信號(hào)ea以及α軸90度移相分量^1^ ； β軸子陷波器單元(ANF-β)，接收β軸誤差信號(hào)ee以及β軸90度移相分量^tlUfe ； 頻率檢測(cè)單元，接收α軸變換電壓值ua、β軸變換電壓值ue、α軸基波分量ufa、a 軸90度移相分量&Qufa、i3軸基波分量Ufe以及β軸90度移相分量，獲得電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)Uab。的角頻率θ ；對(duì)稱分量提取單元，接收α軸基波分量Ufa、α軸90度移相分量^lUfa、β軸基波分量Ufe以及β軸90度移相分量^tlUfe，獲得正序值以及負(fù)序值^^ ；正負(fù)序dq軸坐標(biāo)系變換電路(T2/2)，接收正序值以及負(fù)序值《，獲得正負(fù)序dq值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于所述電壓采樣信號(hào)uab。表示為
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于α β軸坐標(biāo)系變換電路Τ3/2通過(guò)下式變換電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)Uab。到α β軸坐標(biāo)系
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于所述對(duì)稱分量提取單元通過(guò)以下兩式將正序值以及負(fù)序值< 提取出來(lái)
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征在于 所述正負(fù)序dq軸坐標(biāo)系變換電路T2/2通過(guò)以下兩式將正序值〃“以及負(fù)序值《妙從α β軸坐標(biāo)系變換到dq軸坐標(biāo)系
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5中任一項(xiàng)所述的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置， 其特征是所述α軸子陷波器單元ANF-α與β軸子陷波器單元ANF-β的結(jié)構(gòu)分別如圖 2所示，包括乘法器I 1、乘法器II 2、乘法器1113、比例放大器I 4、加法器I 5、積分器I 6、積分器II 7和反向器8;其中，乘法器I 1接收輸入誤差信號(hào)e與檢測(cè)角頻率θ并輸出θ e ； 比例放大器I 4將θ e乘以一個(gè)比例參數(shù)2 ζ值并輸出2 ζ θ e ; 加法器I 5將比例放大器I 4獲得的值減去乘法器III3的輸出值θ 2X，獲得狀態(tài)變量 X的二階導(dǎo)數(shù)二 ；積分器I 6，接收狀態(tài)變量X的二階導(dǎo)數(shù)〗,積分獲取;;,即提取的基波分量Uf。積分器II 7，接收〗,積分獲取狀態(tài)分量χ ；乘法器II 2接收狀態(tài)分量χ與檢測(cè)角頻率θ并輸出ΘΧ;乘法器ΙΙΙ3接收θ χ與檢測(cè)角頻率θ并輸出θ 2Χ;反向器8接收乘法器ΙΙΙ3獲得的值，并輸出-θ χ，即90度移相分量^uf。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征是所述頻率檢測(cè)單元包括α軸加法器11、α軸乘法器12、β軸加法器13、β軸乘法器14、誤差運(yùn)算器15、比例放大器II 16、前饋乘法器17和積分器ΙΙΙ18 ；其中，α軸加法器11接收α軸變換電壓值Ua和α軸基波分量Uf a，運(yùn)算獲得α軸誤差信號(hào)60并輸出；α軸乘法器12接收α軸誤差信號(hào)ea和α軸90度移相分量^tlUfa，運(yùn)算獲得 ea XS90Ufa 并輸出；β軸加法器13接收β軸變換電壓值ue和β軸基波分量Ufe，運(yùn)算獲得β軸誤差信號(hào)60并輸出；β軸乘法器14接收β軸誤差信號(hào)ee和β軸90度移相分量^tlUfe，運(yùn)算獲得 ee XS9tlUfe 并輸出；誤差運(yùn)算器15接收ea X&Qufa和WX^1Ufe，運(yùn)算獲得eaX&Qufa+eeX&Qufe并輸出；比例放大器II 16將ea X&Qufa+ee X&Qufe乘以一個(gè)比例參數(shù)Y值并輸出； 前饋乘法器17將比例放大器II 16獲得的值乘以檢測(cè)角頻率θ，獲得檢測(cè)頻率變化率<9；積分器III 18，接收檢測(cè)頻率變化率運(yùn)算獲取檢測(cè)角頻率θ，并將其反饋到前饋乘法器17。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，其特征是通過(guò)下式運(yùn)算獲得檢測(cè)角頻率θ ^ = J,,(",“');其中i= α,
9. 一種具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)方法，其特征在于包括如下步驟1)接收電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)Uab。，將電網(wǎng)電壓采樣信號(hào)Uab。變換到αβ軸坐標(biāo)系中，得到 α軸變換電壓值Ua和β軸變換電壓值U0 ；2)從α軸變換電壓值中獲取α軸基波分量ufa以及α軸90度移相分量^tlUfa； 從β軸變換電壓值中獲取β軸基波分量Ufe以及β軸90度移相分量^1Ufe ；3)通過(guò)α軸變換電壓值Ua、β軸變換電壓值U0、α軸基波分量Ufa、α軸90度移相分量Ιο+。、β軸基波分量Ufe以及β軸90度移相分量^tlUfe，獲得電網(wǎng)電壓采樣信號(hào) Uabc的角頻率θ ；4)通過(guò)α軸基波分量Ufa、α軸90度移相分量^tlUfPβ軸基波分量Ufe以及β軸 90度移相分量S9tlUfe，獲得正序值< 以及負(fù)序值"μ ；5)通過(guò)接收正序值〃;？以及負(fù)序值“沖，獲得正負(fù)序dq值。
全文摘要
本發(fā)明涉及變頻條件下電壓信號(hào)檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及航空電源系統(tǒng)的同步信號(hào)檢測(cè)裝置及同步信號(hào)檢測(cè)方法；本發(fā)明的具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)裝置，應(yīng)用于三相電壓環(huán)境中，包括αβ軸坐標(biāo)系變換電路、α軸子陷波器單元、β軸子陷波器單元、頻率檢測(cè)單元、對(duì)稱分量提取單元和dq軸坐標(biāo)系變換電路；本發(fā)明還提供一種具有頻率響應(yīng)自適應(yīng)性的同步信號(hào)檢測(cè)方法；本發(fā)明可消除電壓采樣信號(hào)中基波頻率變化給同步信號(hào)提取的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度帶來(lái)的影響。
文檔編號(hào)G01R23/02GK102269777SQ20111014099
公開(kāi)日2011年12月7日 申請(qǐng)日期2011年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者周雒維, 孫鵬菊, 杜雄, 王莉萍 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)