锁相环系统技术方案

本发明专利技术公开了一种锁相环系统，所述锁相环系统包括：坐标变换单元、解耦单元、线性化控制单元和PI控制单元。所述坐标变换单元获取三相电网电压，将三相电网电压进行坐标变换作为所述锁相环系统的输入；所述解耦单元与所述坐标变换单元连接，对所述坐标变换单元的输出进行解耦，提出电路中的正序电压分量；所述线性化控制单元与所述解耦单元连接，对所述解耦单元的输出进行线性化控制；所述PI控制单元与所述线性化控制单元连接，获取所述坐标变化单元的输出，并对其进行控制，最终得到输出电网电压数据。所述锁相环系统消除了不平衡电网电压中存在的干扰分量，有效克服了不平衡电网电压对锁相环性能的影响。本发明专利技术涉及集成电路领域。本发明专利技术涉及集成电路领域。本发明专利技术涉及集成电路领域。

【技术实现步骤摘要】
锁相环系统


[0001]本专利技术涉及集成电路领域，更具体地涉及一种锁相环系统。

技术介绍

[0002]地铁辅助逆变器系统供电方式主要包括交叉供电、扩展供电和并网供电。并网供电相比 传统的供电方式，多台辅助逆变器的并网供电系统冗余性强，大大提高了列车运行的稳定性 和可靠性，因此并网供电已然成为发展趋势。锁相技术是并网供电的核心技术之一，锁相环 利用锁相技术形成一个闭环的电网频率自动检测和相位自动跟踪系统，它的好环直接关系到 辅助逆变器并网供电的控制性能。
[0003]在地铁车辆的实际工程应用中，常会遇到非理想电网的工况，如三相不平衡、频率变化、 电压跌落等，会导致电网的谐波增加，电能质量下降。因此，锁相环快速而稳定的输出电网 频率及相位信息是确保并网辅助逆变器稳定运行的关键。
[0004]在目前，热门研究的锁相环方法中，主要有基于电压过零点锁相法和基于同步坐标系的 锁相法(DD
‑
SRF)。
[0005]过零检测锁相算法实现简单，但当电网电压存在谐波及采样噪声时，在一个周期内可能 存在多个零点，导致无法正确跟踪电网电压相位的初始起点，并且，过零检测只有在一个周 期或半个周期时刻才能进行相位的处理，所以系统的响应也很慢。
[0006]基于同步坐标系的所想法，在理想电网情况下，基于同步坐标系锁相法会取得很好的效 果，但这种方法在电网电压不平衡，即电网电压出现负序分量时，锁相效果变差；并且对Q 轴的控制采用纯PI控制，受制于PI控制器本身的特性，存在动态调节响应速度慢、抗干扰能 力弱等缺陷。

技术实现思路

[0007]为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种锁相环系统。
[0008]本专利技术实施例中包括一种锁相环系统，包括：
[0009]坐标变换单元，所述坐标变换单元用于获取三相电网电压，对所述三相电网电压进行坐 标变换；
[0010]解耦单元，所述解耦单元与所述坐标变换单元连接，用于获取所述坐标变换单元的输出 值，对所述坐标变换单元的输出值进行解耦；
[0011]线性化控制单元，所述线性化控制单元与所述解耦单元连接，用于获取所述解耦单元的 输出值，对所述解耦单元的输出值进行限制；
[0012]PI控制单元，所述PI控制单元与所述线性控制单元连接，用于获取线性化控制单元的输 出值，对所述线性化控制单元的输出值进行控制，得到输出电网电压。
[0013]进一步地，所述对所述三相电网电压进行坐标变换这一步骤包括：
[0014]对所述三相电网电压进行Clark变换得到所述三相电网电压的矢量值；
[0015]对所述矢量值进行双dq旋转坐标变化得到所述坐标变换单元的输出值；
[0016]所述坐标变换单元的输出值包括：所述三相电网电压在dq旋转坐标系下的d轴正序电压 值V
d+
、所述三相电网电压在dq旋转坐标系下的d轴负序电压值V
d
‑
、所述三相电网电压在 dq旋转坐标系下的q轴正序电压值V
q+
和所述三相电网电压在dq旋转坐标系下的q轴负序电 压值V
q
‑
。
[0017]进一步地，所述解耦单元包括：
[0018]正序分量提取模块，所述正序分量提取模块获取所述坐标变换单元输出的V
d+
和V
q+
，用 于对所述V
d+
和V
q+
进行解耦得到正序电压分量V
d+_dec
和正序电压分量V
q+_dec
；
[0019]负序分量提取模块，所述负序分量提取模块获取所述坐标变换单元输出的V
d
‑
和V
q
‑
，用 于对所述V
d
‑
和V
q
‑
进行解耦得到负序电压分量V
d
‑
_dec
和负序电压分量V
q
‑
_dec
。
[0020]进一步地，所述解耦单元还包括：
[0021]滤波器，所述滤波器采用一阶低通滤波；
[0022]所述滤波器与正序分量提取模块连接，获取正序电压分量V
d+_dec
和正序电压分量V
q+_dec
， 对V
d+_dec
和V
q+_dec
进行低通滤波得到V
d+_fil
和V
q+_fil
，将所述V
d+_fil
和V
q+_fil
反馈到负序分量 提取模块；
[0023]所述滤波器与负序分量提取模块连接，获取负序电压分量V
d
‑
_dec
和负序电压分量V
q
‑
_dec
， 对V
d
‑
_dec
和V
q
‑
_dec
进行低通滤波得到V
d
‑
_fil
和V
q
‑
_fil
，将所述V
d
‑
_fil
和V
q
‑
_fil
反馈到正序分量 提取模块。
[0024]进一步地，所述对所述坐标变换单元的输出值进行解耦这一步骤包括：
[0025]根据公式
[0026]对所述坐标变换单元的输出值的扰动分量进行消除，提取出所述正序电压分量V
q+_dec
和 所述经过低通滤波得到V
d+_fil
的作为解耦单元的输出值，所述扰动分量为所述负序电压分量。
[0027]进一步地，所述对所述解耦单元的输出值进行限制这一步骤包括：
[0028]所述线性化控制单元根据d轴电压和q轴电压进行除运算得到线性化控制单元的输入值 Vin，根据所述线性化单元的输入值Vin得到线性化单元的输出值Vout；
[0029]所述d轴电压为所述解耦单元的输出值在d轴上的分量；所述q轴电压为所述解耦单元 的输出值在q轴上的分量。
[0030]进一步地，所述根据所述线性化单元的输入值Vin得到线性化单元的输出值Vout这一步 骤包括：
[0031]当Vin大于等于第一电压值时，将Vout调整为等于第一电压值；
[0032]当Vin小于等于第二电压值时，将Vout调整为等于第二电压值；
[0033]当Vin大于第二电压值且小于第一电压值时，将Vout调整为等于Vin；
[0034]第一电压值大于第二电压值。
[0035]进一步地，所述根据所述线性化单元的输入值Vin得到线性化单元的输出值Vout这一步 骤还包括：
[0036]在锁相成功之前，将第一电压值调整为0.253V，将第二电压值调整为
‑
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锁相环系统，其特征在于，包括：坐标变换单元，所述坐标变换单元用于获取三相电网电压，对所述三相电网电压进行坐标变换；解耦单元，所述解耦单元与所述坐标变换单元连接，用于获取所述坐标变换单元的输出值，对所述坐标变换单元的输出值进行解耦；线性化控制单元，所述线性化控制单元与所述解耦单元连接，用于获取所述解耦单元的输出值，对所述解耦单元的输出值进行限制；PI控制单元，所述PI控制单元与所述线性控制单元连接，用于获取线性化控制单元的输出值，对所述线性化控制单元的输出值进行控制，得到输出电网电压。2.根据权利要求1所述锁相环系统，其特征在于，所述对所述三相电网电压进行坐标变换这一步骤包括：对所述三相电网电压进行Clark变换得到所述三相电网电压的矢量值；对所述矢量值进行双dq旋转坐标变化得到所述坐标变换单元的输出值；所述坐标变换单元的输出值包括：所述三相电网电压在dq旋转坐标系下的d轴正序电压值V
d+
、所述三相电网电压在dq旋转坐标系下的d轴负序电压值V
d
‑
、所述三相电网电压在dq旋转坐标系下的q轴正序电压值V
q+
和所述三相电网电压在dq旋转坐标系下的q轴负序电压值V
q
‑
。3.根据权利要求2所述锁相环系统，其特征在于，所述解耦单元包括：正序分量提取模块，所述正序分量提取模块获取所述坐标变换单元输出的V
d+
和V
q+
，用于对所述V
d+
和V
q+
进行解耦得到正序电压分量V
d+_dec
和正序电压分量V
q+_dec
；负序分量提取模块，所述负序分量提取模块获取所述坐标变换单元输出的V
d
‑
和V
q
‑
，用于对所述V
d
‑
和V
q
‑
进行解耦得到负序电压分量V
d
‑
_dec
和负序电压分量V
q
‑
_dec
。4.根据权利要求3所述锁相环系统，其特征在于，所述解耦单元还包括：滤波器，所述滤波器采用一阶低通滤波；所述滤波器与正序分量提取模块连接，获取正序电压分量V
d+_dec
和正序电压分量V
q+_dec
，对V
d+_dec
和V
q+_dec
进行低通滤波得到V
d+_fil
和V
q+_fil
，将所述V
d+_fil
和V
q+_fil
反馈到负序分量提取模块；所述滤波器与负序分量提取模块连接，获取负序电压分量V
d
‑
_d...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾立三，王军，张进元，
申请(专利权)人：广州鼎汉轨道交通装备有限公司，
类型：发明
国别省市：