[发明专利]一种基于电压正交谐振器QR无静差的锁频锁相环及其测量方法

权利要求书

1.一种基于电压正交谐振器QR无静差的锁频锁相环，其特征是包括：CLARKE变换模块、α相电压正交谐振器QR_α、β相电压正交谐振器QR_β、包含I调节器和γ相电压正交谐振器QR_γ的锁频环FLL、电压正负序分量计算器PNSC、负序幅值测量单元NMMU以及包含PARK变换模块和PI调节器的单同步锁相环SRF-PLL；所述锁频锁相环通过模电压传感器获取电网电压信号，包括：AB相模拟电压信号u_ab和BC相模拟电压信号u_bc，并通过模 数转换模块ADC转换为当前采样时刻t_k下的AB相数字电压信号和BC相数字电压信号

所述CLARKE变换模块将所述当前采样时刻t_k下的AB相数字电压信号和BC相数字电压信号变换为当前采样时刻t_k下的α相数字电压信号和β相数字电压信号

所述α相电压正交谐振器QR_α将所述当前采样时刻t_k下的α相数字电压信号转换为当前采样时刻t_k下的α相超前微分电压信号α相同步电压信号α相正交滞后积分电压信号和α相正交滞后电压信号

所述β相电压正交谐振器QR_β将所述当前采样时刻t_k下的BC相数字电压信号转换为当前采样时刻t_k下的β相同步电压信号和β相正交滞后电压信号

所述γ相电压正交谐振器QR_γ将所述当前采样时刻t_k下的α相正交滞后电压信号转换为当前采样时刻t_k下的γ相超前微分电压信号γ相正交滞后积分电压信号和γ相正交滞后电压信号

所述锁频环FLL将当前采样时刻t_k下的α相超前微分电压信号α相正交滞后积分电压信号α相正交滞后电压信号γ相超前微分电压信号γ相正交滞后积分电压信号γ相正交滞后电压信号转换成当前采样时刻t_k下的锁频环FLL的输入信号和角频率偏差信号

所述I调节器将所述当前采样时刻t_k下的角频率偏差信号转换成当前采样时刻t_k下的估算角频率ω′_k；

所述电压正负序分量计算器PNSC从所述α相超前微分电压信号α相正交滞后电压信号β相同步电压信号和β相正交滞后电压信号中分离出当前采样时刻t_k下的α相电压正序分量和β相电压正序分量以及α相电压负序分量和β相电压负序分量

所述负序幅值测量单元NMMU根据所述当前采样时刻t_k下的α相电压负序分量和β相电压负序分量估算电压负序分量幅值

所述单同步锁相环SRF-PLL根据所述当前采样时刻t_k下的α相电压正序分量和β相电压正序分量估算出当前采样时刻t_k下的正序电压相角θ_k和电压正序分量幅值

2.一种利用权利要求1所述的基于电压正交谐振器QR无静差的锁频锁相环的测量方法，其特征是按如下步骤进行：

步骤一、记采样周期为T_s、采样次数为k；则当前采样时刻为t_k；前一采样时刻为t_k-1，后一采样时刻为t_k+1，k≥1；

初始化k＝1；则设定初始采样时刻下的估算角频率为ω′_k-1，正序电压相角为θ_k-1；

步骤二、利用所述电压传感器检测所述电网的AB相模拟电压信号u_ab和BC相模拟电压信号u_bc，并传递给所述模数转换模块ADC转换为当前采样时刻t_k下的AB相数字电压信号和BC相数字电压信号

步骤三、所述CLARKE变换模块利用式(1)将所述当前采样时刻t_k下的AB相数字电压信号和BC相数字电压信号变换为α相数字电压信号和β相数字电压信号

步骤四、将所述当前采样时刻t_k下的α相数字电压信号输入到所述α相电压正交谐振器QR_α中生成α相超前微分电压信号α相同步电压信号α相正交滞后积分电压信号和α相正交滞后电压信号

将所述当前采样时刻t_k下的β相数字电压信号输入到所述β相电压正交谐振器QR_β中生成β相同步电压信号和β相正交滞后电压信号

将所述当前采样时刻t_k下的α相正交滞后电压信号输入到所述γ相电压正交谐振器QR_γ中生成γ相超前微分电压信号γ相正交滞后积分电压信号和γ相正交滞后电压信号

步骤五、将当前采样时刻t_k下的α相超前微分电压信号α相正交滞后积分电压信号α相正交滞后电压信号γ相超前微分电压信号γ相正交滞后积分电压信号γ相正交滞后电压信号输入到锁频环FLL中并利用式(2)生成当前采样时刻t_k下的锁频环FLL的输入信号

式(2)中，ω′_k-1表示前一采样时刻t_k-1下的估算角频率；

步骤六、利用式(3)获得当前采样时刻t_k下的锁频环FLL的角频率偏差信号

式(3)中，表示当前采样时刻t_k下的补偿系数；ω表示所述电网电压的实际角频率；

步骤七、将所述当前采样时刻t_k下的角频率偏差信号输入到所述I调节器中获得当前采样时刻t_k下的估算角频率ω′_k；

步骤八、所述电压正负序分量计算器PNSC利用式(4)分离出当前采样时刻t_k下的α相电压正序分量和β相电压正序分量以及α相电压负序分量和β相电压负序分量

步骤九、所述负序幅值测量单元NMMU利用式(5)估算电压负序分量幅值

步骤十、将所述当前采样时刻t_k下的α相电压正序分量和β相电压正序分量输入到所述单同步锁相环SRF-PLL中，从而估算出当前采样时刻t_k下的正序电压相角θ_k和电压正序分量幅值

步骤十一、将k+1赋值给k，并返回步骤二顺序执行；从而估算出k次采样时刻下的正序电压相角和电压正序分量幅值。