[发明专利]SDFT基波正序分量相位同步方法及系统

说明书

本申请公开了SDFT基波正序分量相位同步方法及系统，包括将三相电网交流电压的模拟信号进行离散化，以固定周期采样得到离散数据，对离散数据进行Clark变换，得到变换数据；依据采样顺序及叠加周期对变换数据进行单点DFT计算得到第i点的校正结果；第i点的校正结果为第i点的DFT计算结果与第i‑1点的校正结果的累加值；对变换数据以固定周期进行N点递归SDFT计算，得到当前周期的计算结果；当i＜N时，将当前周期的计算结果输出；当i＝N时，将第i点的校正结果为当前周期的计算结果输出；根据当前周期输出的计算结果利用反正切函数，得到当前周期的基波正序分量相角；能够消除递归迭代累计误差引起的稳定性问题。

技术领域

本发明涉及电气技术领域，特别涉及一种SDFT基波正序分量相位同步方法及系统。

背景技术

并网型电能变换装置的控制需要实时检测电网电压相位角度，高精度、快速的锁相是控制系统极其重要的一个环节。对于三相电网系统，对基波分量相位实时跟踪是一困难的问题。尤其当三相电网电压幅值不平衡、甚至谐波情况下，无静差的快速同步跟踪技术是同步系统追求的目标。

根据空间矢量理论，时域中的任意三相电压可转换为电压空间矢量表征(等同于Clark变换)：

式(1)表明，含任意谐波的三相电压信号，在αβ平面内可表征为电压空间矢量是一系列谐波电压矢量的和，式(1)右边包含两部分：第一项为直流分量和h次谐波正序电压空间矢量，在αβ平面内以角速度hω逆时针旋转；第二项为h次谐波负序电压空间矢量，以角速度hω顺时针旋转，不同次数的谐波对应的电压空间矢量旋转速度不同。

在锁相同步控制中，需准确分离出基波正序电压分量，去实现并网型电力电子变流器的电流控制、功率因数控制、无功调整等上层功能。

对式(1)离散化：

式(2)中，采样周期为T_s、计及的有效采样的最高谐波阶次为N/2-1。若一个工频周期内的采样点数为N，h次谐波的实时相位为：

对连续采样N次，得到一个工频周期对应的复序列：

对此复序列进行空间矢量傅里叶变换

其中c＝{-(N/2-1),…,0,…,(N/2-1)}，是谐波阶次。当c取某一次值时，式(4)计算出的复数对应h次谐波分量模值和幅角。特殊的，当c＝1时，即可分离出基波正序分量。但是在上述过程由于计算量过大的问题，使该方法不宜在嵌入式平台下实现，一种可行的办法是采用递归迭代方法计算。而递归方案会产生累计误差，该误差又会引起系统稳定性。因此，如何对产生的误差进行校正，是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种SDFT基波正序分量相位同步方法，该方法能够消除累计误差效应，即消除递归迭代累计误差引起的稳定性问题；本发明的另一目的是提供一种SDFT基波正序分量相位同步系统。

为解决上述技术问题，本发明提供一种SDFT基波正序分量相位同步方法，包括：

将三相电网交流电压的模拟信号进行离散化，以固定周期采样得到离散数据，并对所述离散数据进行Clark变换，得到变换数据；

依据采样顺序及叠加周期分别对所述变换数据进行单点DFT计算得到第i点的校正结果；其中，第i点的校正结果为第i点的DFT计算结果与第i-1点的校正结果的累加值；

对所述变换数据分别以所述固定周期进行N点递归SDFT计算，得到当前周期的计算结果；

当i小于N时，则将所述当前周期的计算结果输出；