[发明专利]单相锁相控制方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及到一种单相锁相控制方法和装置。

背景技术

锁相环技术是并网逆变器跟踪电网电压的必备技术，根据逆变器为单相、三相并网而有所不同。单相并网逆变器用锁相方法主要有以下几种：1.检测电压过零点来获得周期和相位信息；2.基于乘法器的锁相技术；3.基于三相锁相控制方式的锁相技术。

其中，基于三相锁相控制方式基本思想是人为构造出三相电网，并以此按照三相锁相方式进行计算。基于三相锁相控制方式的基本思想，构造虚拟两相，进而将三相信号转换为dq旋转坐标系信号。现有三相锁相控制方式构造虚拟两相的方式有：延时1/4周期方法、微分法等。这些构造虚拟两相的方式在电网稳定时可以实现电网跟踪，但在电网为非理想情况下时锁相能力较差。

发明内容

本发明的一个目的在于提升在电网为非理想情况下的锁相能力。

单相锁相控制装置，其特征在于，包括：第一有限长单位冲激响应滤波器、第二有限长单位冲激响应滤波器和派克变换器；

其中，所述第一有限长单位冲激响应滤波器和所述第二有限长单位冲激响应滤波器均与所述派克变换器相连，用于对采集到的电网电压信号进行有限长单位冲激响应滤波并将所得到的滤波信号输入到所述派克变换器，其中所述第一有限长单位冲激响应滤波器得到的滤波信号Vα与所述第二有限长单位冲激响应滤波器得到的滤波信号Vβ构成αβ坐标系下的一组虚拟两相信号；

所述派克变换器用于对滤波信号Vα和滤波信号Vβ进行派克变换得到dq坐标系下的一组两相信号Vd和Vq。

进一步的，所述第一有限长单位冲激响应滤波器和所述第二有限长单位冲激响应滤波器的阶数均为4M，当i小于等于3M时，第一有限长单位冲激响应滤波器的滤波系数序列中的第i个滤波序数与第二有限长单位冲激响应滤波器系数序列中的第i+M个滤波系数相同，当i大于3M小于4M时，第一有限长单位冲激响应滤波器的滤波系数序列中的第i个滤波序数与第二有限长单位冲激响应滤波器系数序列中的第i-3M个滤波系数相同。

进一步的，还包括补偿模块；所述补偿模块与所述派克变换器相连，用于根据所述派克变换器在当前控制周期输出的Vq信号产生当前控制周期的锁相角；

所述派克变换器具体用于根据所述补偿模块在上一控制周期产生的锁相角对滤波信号Vα和滤波信号Vβ进行派克变换得到dq坐标系下的两相信号Vd和Vq。

进一步的，所述派克变换器具体用于根据如下公式对滤波信号Vα和滤波信号Vβ进行派克变换得到dq坐标系下的两相信号Vd和Vq：

其中，θ为所述补偿模块在上一控制周期产生的锁相角。

进一步的，所述补偿模块包括鉴相器、线性控制器、前馈控制器和压控振荡器；

所述鉴相器，与所述派克变换器和所述线性控制器相连，用于计算所述派克变换器输出Vq信号与固定值的差值，并输入到线性控制器；

所述线性控制器与所述前馈控制器相连，用于根据所述鉴相器输出的差值计算得到锁相角频率补偿值并输出到所述前馈控制器；

所述前馈控制器与所述压控振荡器相连，用于计算所述线性控制器输出的锁相角频率补偿值与固定锁相角频率的和值并输出到压控振荡器；

所述压控振荡器用于根据所述前馈控制器输出的和值产生锁相角。

第二方面，本发明还提供了一种单相锁相控制方法，包括：

分别使用第一有限长单位冲激响应滤波算法和第二有限长单位冲激响应滤波算法对采集到的电网电压信号进行滤波相应的滤波信号，其中使用第一有限长单位冲激响应滤波算法得到的滤波信号Vα与使用第二有限长单位冲激响应滤波算法得到的滤波信号Vβ构成αβ坐标系下的一组虚拟两相信号；

使用派克变换算法对滤波信号Vα和滤波信号Vβ进行派克变换得到dq坐标系下的一组两相信号Vd和Vq。

进一步的，所述第一有限长单位冲激响应滤波算法的滤波阶数和第二有限长单位冲激响应滤波算法的滤波阶数均为4M，且当i小于等于3M时，第一有限长单位冲激响应滤波器的滤波系数序列中的第i个滤波序数与第二有限长单位冲激响应滤波器系数序列中的第i+M个滤波系数相同，当i大于3M小于4M时，第一有限长单位冲激响应滤波器的滤波系数序列中的第i个滤波序数与第二有限长单位冲激响应滤波器系数序列中的第i-3M个滤波系数相同。

进一步的，还包括：根据在当前控制周期得到的Vq信号产生当前控制周期的锁相角；

所述使用派克变换算法对滤波信号Vα和滤波信号Vβ进行派克变换得到dq坐标系下的一组两相信号Vd和Vq包括：