[发明专利]同步信号获取系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子与电力传动领域，特别涉及一种同步信号获取系统及方法。

背景技术

在电力电子与电力传动装置(如PWM整流器、逆变器，交流电动机)控制器设计中，为简化控制器设计及实现，通常在两相同步旋转dq坐标系设计各种控制器，则需将三相坐标系中的量通过旋转变换矩阵变换到两相同步旋转dq坐标系中，或将两相同步旋转dq坐标系中的量通过旋转变换逆矩阵变换到三相坐标系中。在旋转变换矩阵中需要与电源的同步信号sinωt、cosωt及ω(ω为电源角频率)，因此，同步信号的获取的是否准确对控制器的设计有很大影响，亦影响电力电子与电力传动装置的性能。

大多数电力电子与电力传动装置的控制器是在两相同步旋转dq坐标系进行设计的，利用锁相环PLL(Phase Lock Loop，PLL)获取同步信号。传统的PLL有基于过零检测、静止坐标系及同步旋转坐标系三类；过零检测类PLL是最简单的一种，但在频率变化或电压凹陷时性能变差；静止坐标系类PLL在不平衡电压条件下不能进行精确相位跟踪；同步旋转坐标系类PLL在不正常的电网条件下性能较好，但在不平衡电网条件下性能变差。锁相环一般由鉴相器、环路滤波器和振荡器构成，滤波器采用低通滤波器LPF(Low PassFilter，LPF)、陷波滤波器来获取电网的幅角信息；但采用上述滤波器会带来很大的滞后，产生一定的稳态误差；且滤波器算法复杂，影响了检测系统的动态响应速度。当电网不平衡或含有谐波、电网频率在50Hz附近波动时，传统的PLL很难保证相位的同步和精度。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种可获取高精度同步信号的同步信号获取系统及方法。

根据本发明的一个方面，提供一种同步信号获取系统包括：相线变换模块，将三相相电压变换成三相线电压u_uv、u_vw、u_wu；3/2变换模块，将所述三相线电压u_uv、u_vw、u_wu变成两相静止αβ坐标系中线电压u_lα、u_lβ；带通滤波器，滤去电网的扰动信号，获取与电网同频率的正弦波，并保证输出信号与输入信号同相位；线相变换模块，将两相静止坐标系中的线电压u_lα、u_lβ变成两相静止坐标系中的相电压u_α、u_β；及信号产生模块，基于两相静止坐标系中的相电压u_α、u_β得到同步信号sinωt、cosωt。

根据本发明的另一个方面，还提供一种同步信号获取方法包括：

将三相相电压变换成三相线电压u_uv、u_vw、u_wu；

将所述三相线电压u_uv、u_vw、u_wu变成两相静止αβ坐标系中线电压u_lα、u_lβ；

滤去电网的扰动信号，获取与电网同频率的正弦波，并保证输出信号与输入信号同相位；

将两相静止坐标系中的线电压u_lα、u_lβ变成两相静止坐标系中的相电压u_α，u_β；及

基于两相静止坐标系中的相电压u_α，u_β得到同步信号sinωt、cosωt。

本发明提供的同步信号获取系统和方法，由于采用线相变换和相线变换可在电网不平衡或存在扰动时，实现高性能同步信号的提取。另外，带通滤波器的输出与输入无相移，滤波性能好。

附图说明

图1是本发明实施例提供的同步信号获取系统的结构框图；

图2是本发明实施例提供的同步信号获取方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的电网不平衡时三相电压的波形示意图；

图4是本发明实施例提供的在电网不平衡时获取的同步信号的波形示意图；

图5是本发明实施例提供的加入扰动(t点)时三相电压的波形示意图；

图6是本发明实施例提供的加入扰动(t点)时获取的同步信号的波形示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明实施例提供的本发明实施例提供的同步信号获取系统包括相线变换模块101、3/2变换模块102、带通滤波器103、线相变换模块104、信号产生模块105及频率自适应控制器106。