[发明专利]一种基于改进二阶广义积分器的锁相算法

说明书

本发明公开了一种基于改进二阶广义积分器的锁相算法，将并网电压瞬时值U_a，U_b，U_c经过坐标变换得到U_α和U_β；将U_α和U_β分别经过具有STKF的改进DSOGI得到U'_α、qU'_α和U'_β、qU'_β；将这两组信号进行运算后得到电压的正序基波分量；将电压的正序基波分量经过同步坐标系锁相算法得到并网电压正序基波分量的相位。本发明通过增加消除电压直流分量通道来实现对畸变、不平衡且含有不对称直流分量电压进行准确快速锁相的目的。在消除电压直流分量时为了满足动态性要求，设计了一种强跟踪卡尔曼滤波器(Strong Tracking Kalman Filter)来完成从大量谐波电压中提取直流分量的工作。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于改进二阶广义积分器的锁相算法。

背景技术

近年来随着日益凸显的能源危机和化石能源引起的环境问题，清洁的可再生能源得到了广泛的研究和应用。这些可再生能源通常经由并网变流器接入电网，因此与电网的同步问题就显得尤为重要。锁相算法是并网变流器实现同步控制的重要环节，目前广泛使用基于同步坐标系的软件锁相算法。并网变流器与电网电压同步过程中，要求能够准确快速地检测出正序基波电压分量的相位。但是并网变流器大量接入电网会使电网呈现弱电网特性，从而使并网电压较易发生畸变和不平衡。另外电网的暂态故障以及检测系统误差都会使电压含有不对称直流分量。这些都会使同步坐标系锁相算法不能准确检测正序基波电压分量的相位。

目前使用的基于二阶广义积分器(Double Second-Order GeneralizedIntegrator,DSOGI)的锁相算法包含DSOGI和同步坐标系锁相算法两部分。DSOGI主要用于从畸变不平衡的电压中提取正序基波电压分量，然后应用同步坐系锁相算法完成锁相。虽然DSOGI锁相算法适用于电压发生畸变且不平衡的状态，但是当电压含有不对称直流分量时，DSOGI锁相算法从机理上无法消除其对相位检测结果的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于改进二阶广义积分器的锁相算法，该方法可以在电压畸变、不平衡且含有不对称直流分量条件下准确检测正序基波分量的相位。

本发明所采用的技术方案是，一种基于改进二阶广义积分器的锁相算法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将并网电压瞬时值U_a，U_b，U_c经过坐标变换得到U_α和U_β；将U_α和U_β分别经过具有STKF的改进DSOGI得到两组正交信号U'_α、qU'_α和U'_β、qU'_β；将这两组信号进行运算后得到电压的正序基波分量；

步骤2，将电压的正序基波分量经过同步坐标系锁相算法得到并网电压正序基波分量的相位。

本发明的特点还在于，

步骤1具体按照以下步骤实施：

步骤1.1，畸变、不平衡且含有不对称直流分量的电压瞬时值为：