[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

说明书

技术领域

本专利属于分布式发电领域，具体地说是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，适用于电网电压不平衡和谐波畸变的场合。

背景技术

电网的单相、两相接地故障会使电网电压出现不平衡现象，电气化铁道的单相供电工况、厂矿用大功率拖动变流器所使用的不控整流方式会使得电网电压出现谐波畸变现象。用电负荷和发电功率的不平衡会造成电网频率的波动。

分布式发电的矢量控制系统往往需要获取三相电网电压信号的角频率和相角信息，才能在同步旋转坐标系上实现有功功率和无功功率的独立控制。

在电网故障情况下，有多种锁相环可以检测正序电压相角和估算电压正负序分量幅值信息。双同步解耦锁相环(Decoupled Double Synchronous Reference Frame PLL for Power Converters Control[J].IEEE Transactions on Power Electronics,2000,22(2):584-592.)适用于电网电压不平衡故障，但是低通滤波器的引入，降低了系统的动态性能，且在谐波状况下相角畸变。基于电压正交谐振器QR(传统)的锁相环(New Positive-sequence Voltage Detector Synchronization of Power Converter under Faulty Grid Conditions[C].Power Electronics Specialists Conference,2006.PESC,06.37th IEEE)适用于电网电压不平衡和电网谐波状况下，却没有独立的角频率环，所以导致电网角频率跳变时不能快速地检测电网电压角频率的问题。

发明内容

本发明是针对现有技术存在的缺点，提出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，以期能无静差自适应地跟随和估算电网电压信号的实际角频率，从而准确地分离出电压正负序分量。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

本发明一种基于电压正交谐振器QR无静差的锁频锁相环的特点是包括：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数转换模块ADC和电压传感器获取电网电压信号。

本发明一种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的特点是按如下步骤进行：

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