[发明专利]一种基于反Park变换的三相锁相环

说明书

技术领域

本发明属于变流器技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于反Park变换的三相锁相环。

背景技术

为弥补和克服传统能源发电的不足，上世纪80年代起，分布式发电技术倍受重视，在电力系统中所占的比重也日益增加。因为电网是一个复杂的动态系统，容易受外界影响，因此当分布式发电系统接入电网时，电网不能视为不变的系统，为了确保分布式发电系统在当前电网状态下能正常操作，需要持续地监测电网。并且随着低压穿越等国家标准的提出，对锁相环的要求也越来越高，要求在各种电网故障情况下也能快速、精确检测电网电压正序基频分量的相位、频率和幅值等信息。

目前的三相锁相环主要有以下几种：

（1）基于低通滤波器的锁相环、基于空间矢量滤波器的锁相环、基于扩展卡尔曼滤波器的锁相环、基于加权最小二乘法估计的锁相环等开环锁相环。这些锁相环利用各种滤波方法来估算电网电压的相位等信息。缺点是一般都存在锁相准确度不高、响应慢、对电网电压频率变化和不平衡较敏感等问题，因此不适合用于电网畸变和不平衡、频率变化快、动态响应要求高的场合。

（2）基于同步坐标系的锁相环。该锁相环利用同步旋转变换把三相电压转换到两相旋转坐标系下，控制电压矢量的无功分量为零，从而实现精确的锁相。该锁相环方法在电网平衡时能有效的检测频率、相位和幅值，其稳态及动态响应性能较好。缺点是在三相电压不平衡时，此锁相环检测得到的相位值存在较大的负序分量所导致的2次谐波，并且通过减小系统带宽不能消除此2次谐波。

（3）基于双同步坐标系解耦的锁相环。该锁相环利用正序和负序的双同步坐标系结构，消除负序分量在正序分量上的2次谐波影响，再使用基于同步坐标系锁相环，从而能实现在电网电压三相不平衡下的精确锁相。缺点是其解耦结构只针对负序基频分量，对低次谐波的衰减能力不足。

（4）基于二阶广义积分器的锁相环。该锁相环利用基于二阶广义积分的滤波器，利用锁相环频率反馈能频率自适应的滤除负序分量和谐波影响，能在电网不平衡下精确锁相。缺点是控制结构中频率反馈与相位反馈相互交叉，电网频率突变时系统动态响应超调大且速度慢。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于反Park变换的三相锁相环，实现在各种电网三相不平衡和频率突变等情况下也能有效跟踪其正序基频分量的相位和频率等信息。

为实现上述发明目的，本发明基于反Park变换的三相锁相环，其特征在于包括：

Clarke变换模块，用于将三相电网电压矢量u_gabc转换到两相静止坐标系下得到两个电压分量u_gα和u_gβ；

基于反Park变换的正交信号发生器A，输入为电压分量u_gα与锁相环模块反馈的上一次输出的相位角θ′，包括Park变换模块、低通滤波器模块、反Park变换模块，Park变换模块将电压分量u_gα和反Park变换模块反馈的上一次带通滤波量正交量u′_β(α)以锁相环模块上一次输出的相位角θ′为角度经Park变换得到u_d(α)和u_q(α)，其中锁相环第一次启用时相位角初始值θ₀与带通滤波量正交量初始值根据实际情况确定；低通滤波器模块将u_d(α)和u_q(α)分别滤除交流分量得到直流量和反Park变换模块将直流量和以锁相环模块上一次输出的相位角θ′为角度进行反Park变换得到带通滤波量u_α(α)和带通滤波量滞后90度的正交量u_β(α)；