[发明专利]一种基于强跟踪卡尔曼滤波器的电压相位检测算法

说明书

本发明公开了一种基于强跟踪卡尔曼滤波器的电压相位检测算法，具体为：步骤1，将检测到的三相电压U_a、U_b、U_c变换到角速度ω＝100πrad/s的两相旋转xy坐标系上得到U_x和U_y；步骤2，将U_x和U_y应用低通滤波器提取出正序基波电压分量U_x⁺和U_y⁺；步骤3，将U_x⁺和U_y⁺变换到两相静止αβ坐标系上得到U_α⁺和U_β⁺；步骤4，将步骤1中的U_x作为输入信号，设计STKF检测输入信号的突变，得到反映信号突变的增益因子K；步骤5，将增益因子K引入相位计算过程。将步骤3中的U_α⁺和U_β⁺应用改进同步坐标系锁相环得到电压相位。本发明方法解决了传统PLL在检测精度与响应速度无法同时满足需求的问题。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种基于强跟踪卡尔曼滤波器的电压相位检测算法。

背景技术

从18世纪工业革命之后，石油、天然气、煤炭等化石能源的大量使用给人类社会带来了许多问题，比如面临能源危机、全球气候变暖等恶劣状况。因此寻求清洁的可再生能源已经成为目前较为重要的一个途径。当前实际应用的可再生清洁能源中太阳能由于具有资源丰富、清洁、光伏模块便于扩容、廉价等优点得到了广泛的发展应用。

太阳能通过并网逆变器接入电网，为了实现光伏的稳定并网同时向电网注入单位功率因数的电能，需要通过检测电网电压的相位使并网逆变器与电网保持同步，这就需要使用锁相环(phase-locked-loop，PLL)。目前并网变流器通常采用同步坐标系锁相环(synchronous reference frame phase-locked-loop，SRF-PLL)。当电网电压发生畸变时，通过减少SRF-PLL的带宽可以抑制其影响，但锁相环的动态响应时间将变长。当电网电压发生不平衡故障时，电压的负序分量会使SRF-PLL存在检测误差，从而影响并网变流器的正常工作。

发明内容

本发明的目的在于提供了一种基于强跟踪卡尔曼滤波器的电压相位检测算法，该方法解决了传统PLL在检测精度与响应速度无法同时满足需求的问题，且适用的条件更加宽泛。

本发明所采用的技术方案是，一种基于强跟踪卡尔曼滤波器的电压相位检测算法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将检测到的三相电压U_a、U_b、U_c变换到角速度ω＝100πrad/s的两相旋转xy坐标系上，得到变换结果U_x和U_y；

式中：t为时间；

步骤2，将由步骤1得到的U_x和U_y应用低通滤波器提取出正序基波电压分量U_x⁺和U_y⁺；

步骤3，将由步骤2得到的U_x⁺和U_y⁺变换到两相静止αβ坐标系上，得到变换结果U_α⁺和U_β⁺；

式中：