本发明专利技术公开了一种基于低通陷波器的电网锁相方法，该方法通过检测电网侧任意一相的频率，并将其作为参考信号，电网侧任意两相经旋转坐标变换得到dq轴分量，并选择合适的低通陷波器滤除高次谐波分量，最终通过锁相控制算法计算出电网侧相位大小。本发明专利技术能够根据选取的低通陷波器来调节锁相环提取的相位，从而提高锁相环跟踪性能并精确检测电网相位的变化,在电网不平衡条件下的效果显著。本发明专利技术不需要PI调节器，适用于各种并网逆变器的电网相位检测,具有检测速度快、稳定性好、算法简单等特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种电网锁相方法，具体是，属 于电能质量控制
技术介绍
可再生能源(风力发电、光伏发电）大规模并网的地方，往往伴随着并网逆变器、有 源滤波器的集中应用，这些非线性电力负荷对电网产生较为突出的谐波污染，加之电网中 存在的三相不平衡、电压闪变等异常情况，给作为并网电力电子装置控制基准的电网同步 信号的检测带来很大困难，从而影响可再生能源并网的电能质量控制，会给电力系统稳定 运行带来安全隐患，严重时还会造成巨大的损失。 锁相环技术是检测电网基波信号的频率和相位以构成电网同步信号的主要技术， 它可以从接收到的形变信号中准确检测到电网基波信号的频率和相位信息，仿制与之同步 的时钟信号，从而为电网提供准确的时钟源。 传统的硬件锁相环在谐波、频率突变、相位突变等电压畸变以及三相电压不平衡 情况下，很难保证相位的同步和精度;用软件锁相取代硬件锁相，摆脱了复杂的硬件电路设 计，且修改参数简单方便，具有很好的扩展性，在波形畸变、相位突变等条件下，都具有良好 的抗干扰能力，能以较快速度、较高精度实现锁相。 但是，现有技术中的软件锁相环都需要PI调节器，PI调节器适用于具有大惯性，大 滞后特性的被控对象如风力发电，具有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供，该电网锁相方法适用 于各种并网逆变器的电网相位检测，不需要PI调节器。 为实现上述目的，，通过检测电网侧任意一 相的频率，并将其作为参考信号，电网侧任意两相经旋转坐标变换得到dq轴分量，并选择合 适的低通陷波器滤除高次谐波分量，最终通过锁相控制算法计算出电网侧相位大小；具体 步骤如下： 步骤1:选取A相为参考相，提取A相电网电压的准确频率，并产生参考信号cos(c〇 t)和sin( ω t); 步骤2:将电网电压va(t)用傅里叶级数展开表示，其表示为： 式(1)中1是厶相基波电压的幅值，α是A相基波电压的初始相位角； 步骤3:将参考电压信号乘以式(1)，得到其余弦分量为： 步骤4:采用一个四阶低通陷波器(LPN)，并对Vc〇s(t)和VSin(t)进行滤波处理，得到 基波的正弦分量为：步骤5:对基波分量Vks(t)和VSin( t)的比值求反正切，得到基波电压的初始相位 角，其表不为： 步骤6:将ω t加上α，就得到了电网电压的相位角Θ，其表示为： θ = ω t+a (7)。 本专利技术能够根据选取的低通陷波器来调节锁相环提取的相位，从而提高锁相环跟 踪性能并精确检测电网相位的变化，在电网不平衡条件下的效果显著。本专利技术不需要PI调 节器，适用于各种并网逆变器的电网相位检测，具有检测速度快、稳定性好、算法简单等特 点。【附图说明】图1为本专利技术原理图；图2为本专利技术实施例效果图。【具体实施方式】下面结合附图对本专利技术进一步说明。 如图1所示，，通过检测电网侧任意一相的频 率，并将其作为参考信号，电网侧任意两相经旋转坐标变换得到dq轴分量，并选择合适的低 通陷波器滤除高次谐波分量，最终通过锁相控制算法计算出电网侧相位大小，具体包括以 下步骤： 步骤1:选取A相为参考相，提取A相电网电压的准确频率，并产生参考信号cos(co t)和sin( ω t); 步骤2:将电网电压va(t)用傅里叶级数展开表示，其表示为：式(1)中^是六相基波电压的幅值，α是A相基波电压的初始相位角；步骤3:将参考电压信号乘以式（1)，得到其余弦分量为： 其正弦分量为： 步骤4:采用一个四阶低通陷波器(LPN)，并对VCcis(t)和VSin(t)进行滤波处理，得到 基波的正弦分量为：步骤5:对基波分量VCcis(t)和VSin( t)的比值求反正切，得到基波电压的初始相位 角，其表不为： 步骤6:将ω t加上α，就得到了电网电压的相位角Θ，其表示为： θ = ω t+α (7)〇 上述方法需采用一个四阶低通陷波器，其截止频率的大小取决于电网电压的频 率；当电网电压的频率为5〇Hz时，则低通陷波器的截止频率取100Hz;四阶低通陷波器的传 递函数可以表示为两个二阶级联的形式，其表示为：由（8)式可知，&^^2、1^、比、1^均为低通陷波器的系数，其系数的计算需要用到 离散系统的采样时间，滤波器的截止频率和品质因数，低通陷波器系数如表1所示：表1 LPN滤波器的系数 A为，，B为2TS ω 〇，C为A+B+4Q;TS是尚散系统的米样时间，ω 〇是截止频率，Q是 品质因数;设置采样时间Ts为1/12500S，二阶陷波器的截止频率ω 〇为100Hz，品质因数Q为 0.625,品质因数的大小影响截止频率处的幅频特性，计算出低通陷波器的系数。 以下是当电网频率发生变化时，采用上述方法进行电网锁相的一个具体实施例： 陷波器的频率是电网频率与参考电压信号的频率之和，才能滤除电网电压乘以参 考电压信号产生的二倍频谐波分量； 实际电网电压对频率的要求很高，所以电网的频率波动很小；当电网频率发生改 变时，可以将参考信号的频率设置为固定值，只改变陷波器的截止频率； 步骤1:选择A相电网电压，其表示为： va(t) =Vm cos+harmonics (9) Vm为电网电压基波的幅值，α为初始相位角，ω为电网标准角速度，Λω为波动的 角速度； 步骤2:设参考电压信号为固定频率，其表示为： 步骤3:用Α相电网电压乘以参考电压信号，得到电网电压的余弦分量为：步骤4:采用一个四阶低通陷波器(LPN)，陷波器的频率设置成电网电压频率与参 考电压信号频率之和，对VCcis(t)和VSin(t)进行滤波处理，得到电网基波的正弦分量和余弦 分量，其表不为： 步骤5:对Vw(t)和VSin( t)的比值求反正切，得到式（15):步骤6:将ω t加上α+Λ ω t，就得到了电网电压的相位角Θ，其表达式为： θ = ω t+ Α ω t+α 如图2所示，当三相电网电压不平衡时，该方法能够快速的响应，准确的锁出相位 角。【主权项】1. ，通过检测电网侧任意一相的频率，并将其作 为参考信号，电网侧任意两相经旋转坐标变换得到dq轴分量，并选择合适的低通陷波器滤 除高次谐波分量，最终通过锁相控制算法计算出电网侧相位大小，具体包括W下步骤： 步骤1:选取A相为参考相，提取A相电网电压的准确频率，并产生参考信号COS(Ot)和 sin( Wt); 步骤2 :将电网电压Va(t)用傅里叶级数展开表示，其表示为：(1) 式(1)中Vm是A相基波电压的幅值，a是A相基波电压的初始相位角； 步骤3:将参考电压信号乘W式(1)， 得到其余弦分量为：樹 其正弦分量为：(3) 步骤4:采用一个四阶低通陷波器化PN)，并对VcDs(t)和Vsin(t)进行滤波处理，得到基波 的正弦分量为：(4) 基波余弦分量为： 巧）步骤5:对基波分量VgdsU)和Vsin(t)的比值求反正切，得到基波电压的初始相位角，其 表示为： (6) 步骤6:将CO t加上a，就得到了电网电压的相位角0，其表示为： 白=c〇t+a (J)。2. 根据权利要求1所述的电网锁相方法，步骤4中四阶低通陷波器化PN)的选取方法如 下： 四阶低通陷波器化PN)的截止频率的大小取决于电网电压的频率，当电网电压的频率 (8； 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于低通陷波器的电网锁相方法，通过检测电网侧任意一相的频率，并将其作为参考信号，电网侧任意两相经旋转坐标变换得到dq轴分量，并选择合适的低通陷波器滤除高次谐波分量，最终通过锁相控制算法计算出电网侧相位大小，具体包括以下步骤：步骤1：选取A相为参考相，提取A相电网电压的准确频率，并产生参考信号cos(ωt)和sin(ωt)；步骤2：将电网电压va(t)用傅里叶级数展开表示，其表示为：va(t)=Vmcos(ωt+α)+Σn=2∞Vmncos(nωt+αn)+Σn=2∞Vmnsin(nωt+αn)=Vmcos(ωt+α)+harmonics---(1)]]>式(1)中Vm是A相基波电压的幅值，α是A相基波电压的初始相位角；步骤3:将参考电压信号乘以式(1)，得到其余弦分量为：VCos(t)=va(t)×VRefcos(t)=[Vmcos(ωt+α)+harmonics]×cos(ωt)=[Vmcos(α)+Vmcos(2ωt+α)2]+harmonics×cos(ωt)---(2)]]>其正弦分量为：VSin(t)=va(t)×VRefsin(t)=[Vmcos(ωt+α)+harmonics]×sin(ωt)=[Vmsin(-α)+Vmsin(2ωt+α)2]+harmonics×sin(ωt)---(3)]]>步骤4：采用一个四阶低通陷波器(LPN)，并对VCos(t)和VSin(t)进行滤波处理，得到基波的正弦分量为：VCos(t)=Vm2cos(α)---(4)]]>基波余弦分量为：VSin(t)=Vm2sin(-α)---(5)]]>步骤5：对基波分量VCos(t)和VSin(t)的比值求反正切，得到基波电压的初始相位角，其表示为：α=arctan(-VSin(t)VCos(t))---(6)]]>步骤6：将ωt加上α，就得到了电网电压的相位角θ，其表示为：θ＝ωt+α (7)。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐志鸥，余成军，黄毅，孙文兵，
申请(专利权)人：江苏昂内斯电力科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。