[发明专利]一种基于跟踪微分器的单相电压锁相方法

说明书

本发明涉及一种基于跟踪微分器的单相电压锁相方法，包括：以离散待测电压信号u₀(k)为基准，通过跟踪微分器生成正交信号x₁(k)和x₂(k)；设计校准参数K_α(k)和K_β(k)，分别对信号x₁(k)和x₂(k)进行幅值校准后得到一组标准正交信号u_α(k)和u_β(k)，并通过对其进行αβ→dq坐标变换得到相位差分量u_q(k)；u_q(k)经由低通滤波器抑制其噪声和谐波之后，经过PI控制器得到增量角频率△ω，与电网额定角频率ω₀相加得到角频率ω，经过积分环节得到相位角θ，在控制达到稳定后，输出的相位角θ即为待测电压u₀(k)的相位，完成锁相功能。本发明方法在电网电压发生畸变时，仍可以精确快速地跟踪电网电压的基本频率和相位信息，实现良好的锁相功能，且计算简单。

技术领域

本发明涉及一种单相锁相方法，尤其涉及一种基于跟踪微分器的单相电压锁相方法。

背景技术

随着电力电子技术深入发展和更为广泛的应用，对于设计高精度，高可靠性，响应速度快等性能优良的单相电力锁相方法的需求越为迫切，而对单相锁相方法的研究大多集中于正交分量发生器环节。

现有的基于希尔伯特-黄变换的锁相环方法，以及基于傅里叶变换的单相锁相环方法，都出现计算量较大，难以实时锁相的问题。

利用延时方法构造虚拟两相正交信号，但该方法会使得整个锁相环响应相应变慢四分之一周期，在快速性要求比较高的场合，这一固有延时是一个较大的缺陷。

而传统的基于二阶广义积分器构造正交信号的方法，对输入信号中常见的直流分量无较为敏感，因此导致锁相环发生偏移。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种单相电压锁相方法，在电网电压发生畸变时，仍可以精确快速地跟踪电网电压的基本频率和相位信息，实现良好的锁相功能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于微分跟踪器的单相电压锁相方法，包括以下步骤：

步骤1：将待测电压信号u₀以采样频率f进行离散采样，u₀(k)表示所述待测电压u₀在当前采样周期内的采样值；

步骤2：以所述u₀(k)为基准，通过跟踪微分器TD生成一组正交信号x₁(k)和x₂(k)；

步骤3：设计校准参数K_α(k)和K_β(k)，并分别对信号x₁(k)和x₂(k)进行幅值矫正，从而得到一组标准正交信号u_α(k)和u_β(k)；

步骤4：初始化相位角θ₀，结合θ₀、标准正交信号u_α(k)和u_β(k)进行αβ→dq坐标变换，得到旋转坐标系下的u_q(k)信号，并通过低通滤波器，抑制u_q(k)的噪声和谐波；

步骤5：经过噪声和谐波抑制处理之后的u_q(k)经过PI控制器控制环路得到增量角频率△ω，增量角频率△ω与电网额定频率ω₀相加得到角频率ω，再经过积分环节得到相位角θ，并将θ₀更新为θ；在控制达到稳定后，输出的相位角θ即为待测电压u₀(k)的相位，完成锁相功能。