[发明专利]一种新型锁相方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子控制领域，特别涉及一种新型锁相方法。

背景技术

近年来，随着环境污染的加剧，化石能源问题的紧缺，可再生能源的开发和利用受到越来越多的国家的关注。分布式发电系统由于具有初期假设投资低、发电方式灵活等特点而成为一种巨大发展市场的新能源综合利用方式。三相PWM并网变流器作为分布式发电系统与电网公共接入点之间的能量接口单元，是分布式发电系统中极其重要的组成部分。

三相PWM并网交流器以其电压利用率高，功率因数可调等优点得到了广泛应用。这对实时检测电压幅值、相角、频率的锁相环电路的准确性、快速性和鲁棒性提出了更高的要求。在三相锁相环电路中，应用最广泛的是单同步旋转坐标系锁相环(SSRF-PLL)，传统的单同步旋转坐标系锁相环实现简单，在电网电压平衡，没有畸变的情况下，锁相精确、动态响应迅速。当电网电压不平衡，存在谐波时，这种方法难以获得令人满意的锁相性能。为了改善电压不平衡和进网电压存在谐波时的系统锁相性能，需要对锁相环结构进行一定改进，传统方法有：1)、基于对称分量的锁相环方法是对三相不平衡电压的正序分量进行提取，从而有效抑制负序分量对系统的影响，但是这种方法加入了全通滤波器，频率适应性不足；2)、基于双同步坐标系解耦的锁相环方法是对进网电压的正序分量和负序分量进行解耦，分别在两个旋转坐标系下控制，从而改善锁相性能；但是这种方法实现复杂，参数设计困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型锁相方法，能够快速、准确跟踪电网电压的信息，提高锁相环的动态响应性能。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新型锁相方法，包括：将三相电网电压进行Clark变换，通过Clark变换将三相电网电压由三相静止坐标系变换到两相静止坐标系，再以D轴定向，锁相环输出相角为旋转角度进行Park变换，将两相静止坐标系变换到同步旋转dq坐标系，得到三相电网电压的d轴有功分量和q轴无功分量；其特征在于：

对有功分量进行滤波；

Park变换后的无功分量和经过滤波后的有功分量之比作为PI调节器的输入，经过PI调节器的调节作用使得输入量为0，从而迅速锁住电网电压的相位。

优选的，所述对有功分量进行滤波其具体为：对有功分量进行一阶惯性低通滤波滤除高次谐波。

本发明的有益效果是：本发明利用Park变换后的无功分量和经过滤波后得到的有功分量之比作为PI调节器的输入，经过PI调节器的调节作用使得输入量为0，从而迅速的锁住电网电压的相位，收敛速度比传统锁相方法快，缩短了收敛时间，实现锁相环快速锁定，实现快速准确的跟踪电网电压的信息，提高锁相环的动态响应性能。

附图说明

图1为传统锁相环的结构控制框图；

图2为本发明新型锁相方法锁相环结构控制框图；

图3为锁相环系统的简化数学模型框图；

图4为传统锁相环频域简化模型框图；

图5为本发明锁相环频域数学模型框图；

图6为传统锁相环和本发明锁相环奈奎斯特图；

图7为传统锁相环和本发明锁相环PI控制器输入仿真对比图；

图8为传统锁相环和本发明锁相环跟踪误差仿真对比图；

图9为传统锁相环和本发明锁相环PI控制器输入实验对比图；

图10为传统锁相环和本发明锁相环跟踪误差实验对比图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

以基于三相PWM变流器的数字锁相环为例阐述本发明方法的原理。

图1为传统锁相环的结构控制框图，传统的锁相环结构如图1所示，假设电网电压为三相平衡电压幅值为U_m，基波角频率为ω₀，A相电压初始相角为0，则三相电网电压U_a、U_b、U_c可以表示为下式：