一種基于電壓正交諧振器qr無靜差的鎖頻鎖相環(huán)及其測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本專利屬于分布式發(fā)電領(lǐng)域，具體地說是一種基于電壓正交諧振器QR無靜差的 鎖頻鎖相環(huán)及其測量方法，適用于電網(wǎng)電壓不平衡和諧波畸變的場合。
【背景技術(shù)】
[0002] 電網(wǎng)的單相、兩相接地故障會使電網(wǎng)電壓出現(xiàn)不平衡現(xiàn)象，電氣化鐵道的單相供 電工況、廠礦用大功率拖動變流器所使用的不控整流方式會使得電網(wǎng)電壓出現(xiàn)諧波畸變現(xiàn) 象。用電負(fù)荷和發(fā)電功率的不平衡會造成電網(wǎng)頻率的波動。
[0003] 分布式發(fā)電的矢量控制系統(tǒng)往往需要獲取三相電網(wǎng)電壓信號的角頻率和相角信 息，才能在同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系上實現(xiàn)有功功率和無功功率的獨立控制。
[0004] 在電網(wǎng)故障情況下，有多種鎖相環(huán)可以檢測正序電壓相角和估算電壓正負(fù) 序分量幅值信息。雙同步解親鎖相環(huán)（^DecoupledDoubleSynchronousReference FramePLLforPowerConvertersControl[J].IEEETransactionsonPower Electronics, 2000, 22(2) :584-592.)適用于電網(wǎng)電壓不平衡故障，但是低通濾波器的 引入，降低了系統(tǒng)的動態(tài)性能，且在諧波狀況下相角畸變?；陔妷赫恢C振器QR(傳 統(tǒng)）的鎖相環(huán)（NewPositive-sequenceVoltageDetectorSynchronizationofPower ConverterunderFaultyGridConditions[C].PowerElectronicsSpecialists Conference, 2006.PESC，06. 37thIEEE)適用于電網(wǎng)電壓不平衡和電網(wǎng)諧波狀況下，卻沒有 獨立的角頻率環(huán)，所以導(dǎo)致電網(wǎng)角頻率跳變時不能快速地檢測電網(wǎng)電壓角頻率的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提出一種基于電壓正交諧振器QR無靜差的 鎖頻鎖相環(huán)及其測量方法，以期能無靜差自適應(yīng)地跟隨和估算電網(wǎng)電壓信號的實際角頻 率，從而準(zhǔn)確地分尚出電壓正負(fù)序分量。
[0006] 本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：
[0007] 本發(fā)明一種基于電壓正交諧振器QR無靜差的鎖頻鎖相環(huán)的特點是包括：CLARKE 變換模塊、a相電壓正交諧振器QRa、0相電壓正交諧振器QRe、包含I調(diào)節(jié)器和Y相電 壓正交諧振器QRY的鎖頻環(huán)FLL、電壓正負(fù)序分量計算器PNSC、負(fù)序幅值測量單元NMMU以 及包含PARK變換模塊和PI調(diào)節(jié)器的單同步鎖相環(huán)SRF-PLL;所述鎖頻鎖相環(huán)通過模數(shù)轉(zhuǎn) 換模塊ADC和電壓傳感器獲取電網(wǎng)電壓信號。
[0008] 本發(fā)明一種所述的基于電壓正交諧振器QR無靜差的鎖頻鎖相環(huán)的測量方法的特 點是按如下步驟進(jìn)行：
[0009] 步驟一、記采樣周期為Ts、采樣次數(shù)為k;則當(dāng)前采樣時刻為tk;前一采樣時刻為 Vi，后一米樣時刻為tk+1，k彡1 ;
[0010] 初始化k= 1 ;則設(shè)定初始采樣時刻下的估算角頻率為U'k_i，正序電壓相角為 0k-1;
[0011] 步驟二、利用所述電壓傳感器檢測所述電網(wǎng)的AB相模擬電壓信號uab和BC相模擬 電壓信號ub。，并傳遞給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC轉(zhuǎn)換為當(dāng)前采樣時刻tk下的AB相數(shù)字電壓 信號wH,和BC相數(shù)字電壓信號wH;
[0012] 步驟三、所述CLARKE變換模塊利用式（1)將所述當(dāng)前采樣時刻tk下的AB相數(shù)字 電壓信號和BC相數(shù)字電壓信號變換為a相數(shù)字電壓信號《^和0相數(shù)字電壓信 號:
[0013]
【主權(quán)項】
1. 一種基于電壓正交諧振器QR無靜差的鎖頻鎖相環(huán)，其特征是包括：CLARKE變換模 塊、α相電壓正交諧振器QR a、β相電壓正交諧振器QRfi、包含I調(diào)節(jié)器和γ相電壓正交 諧振器QRy的鎖頻環(huán)FLL、電壓正負(fù)序分量計算器PNSC、負(fù)序幅值測量單元NMMU以及包含 PARK變換模塊和PI調(diào)節(jié)器的單同步鎖相環(huán)SRF-PLL ;所述鎖頻鎖相環(huán)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊 ADC和電壓傳感器獲取電網(wǎng)電壓信號。
2. -種利用權(quán)利要求1所述的基于電壓正交諧振器QR無靜差的鎖頻鎖相環(huán)的測量方 法，其特征是按如下步驟進(jìn)行： 步驟一、記采樣周期為!；、采樣次數(shù)為k;則當(dāng)前采樣時刻為tk;前一采樣時刻為tk_i，后 一米樣時刻為tk+1，k彡1 ; 初始化k = 1 ;則設(shè)定初始采樣時刻下的估算角頻率為k_i，正序電壓相角為Θ k_1; 步驟二、利用所述電壓傳感器檢測所述電網(wǎng)的AB相模擬電壓信號uab和BC相模擬電壓 信號ub。，并傳遞給所述模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊ADC轉(zhuǎn)換為當(dāng)前采樣時刻tk下的AB相數(shù)字電壓信號 和BC相數(shù)字電壓信號 步驟三、所述CLARKE變換模塊利用式（1)將所述當(dāng)前采樣時刻tk下的AB相數(shù)字電壓 信號#Λ和BC相數(shù)字電壓信號變換為α相數(shù)字電壓信號#和β相數(shù)字電壓信號
步驟四、將所述當(dāng)前采樣時刻tk下的α相數(shù)字電壓信號輸入到所述α相電壓正 交諧振器QRa中生成α相超前微分電壓信號α相同步電壓信號wf、α相正交滯 后積分電壓信號·^]和a相正交滯后電壓信號 將所述當(dāng)前采樣時刻tk下的β相數(shù)字電壓信號輸入到所述β相電壓正交諧振器 QRfi中生成β相同步電壓信號和β相正交滯后電壓信號 將所述當(dāng)前采樣時刻tk下的a相正交滯后電壓信號訓(xùn)輸入到所述γ相電壓正交 諧振器QRy中生成γ相超前微分電壓信號、γ相正交滯后積分電壓信號.和γ相 正交滯后電壓信號仍; 步驟五、將當(dāng)前采樣時刻tk下的a相超前微分電壓信號、a相正交滯后積分電壓 信號X=、a相正交滯后電壓信號gwf, γ相超前微分電壓信號、γ相正交滯后積分 電壓信號γ相正交滯后電壓信號輸入到鎖頻環(huán)FLL中并利用式（2)生成當(dāng)前采 樣時刻t k下的鎖頻環(huán)FLL的輸入信號: 式⑵中，ω ' η表示前一采樣時刻t η下的估算角頻率；
步驟六、利用式（3)獲得當(dāng)前采樣時刻tk下的鎖頻環(huán)FLL的角頻率偏差信號:
式（3)中
表示當(dāng)前采樣時刻tk下的補償系數(shù)；ω表示所述電網(wǎng)電 壓的實際角頻率； 步驟七、將所述當(dāng)前采樣時刻tk下的角頻率偏差信號輸入到所述I調(diào)節(jié)器中獲得 當(dāng)前采樣時刻tk下的估算角頻率ω ' k； 步驟八、所述電壓正負(fù)序分量計算器PNSC利用式（4)分離出當(dāng)前采樣時刻tk下的α 相電壓正序分量和β相電壓正序分量以及α相電壓負(fù)序分量》=和β相電壓負(fù) 序分量:
步驟九、所述負(fù)序幅值測量單元NMMU利用式（5)估算電壓負(fù)序分量幅值it:
步驟十、將所述當(dāng)前采樣時刻tk下的α相電壓正序分量和β相電壓正序分量 輸入到所述單同步鎖相環(huán)SRF-PLL中，從而估算出當(dāng)前采樣時刻tk下的正序電壓相角Θ k 和電壓正序分量幅值％+; 步驟十一、將k+Ι賦值給k，并返回步驟二順序執(zhí)行；從而估算出k次采樣時刻下的正 序電壓相角和電壓正序分量幅值。
【專利摘要】本文公開了一種基于電壓正交諧振器QR無靜差的鎖頻鎖相環(huán)及其測量方法，其特征是包括：CLARKE變換模塊、α相電壓正交諧振器QRα、β相電壓正交諧振器QRβ、包含I調(diào)節(jié)器和γ相電壓正交諧振器QRγ的鎖頻環(huán)FLL、電壓正負(fù)序分量計算器PNSC、負(fù)序幅值測量單元NMMU以及包含PARK變換模塊和PI調(diào)節(jié)器的單同步鎖相環(huán)SRF-PLL。本發(fā)明能無靜差自適應(yīng)地跟隨和估算電網(wǎng)電壓信號的實際角頻率，從而準(zhǔn)確地分離出電壓正負(fù)序分量。
【IPC分類】G01R23-02, G01R19-00, H03L7-08
【公開號】CN104868909
【申請?zhí)枴緾N201510297819
【發(fā)明人】謝震, 汪興, 劉坤, 張興, 楊淑英
【申請人】合肥工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年6月1日