[发明专利]一种基于延时信号消去算子的单相锁频环及其实现方法

说明书

本发明公开了一种基于延时信号消去算子的单相锁频环及其实现方法，步骤1：让v(k)通过αβDSC算子得到两相信号vsubgt;α/subgt;(k)，vsubgt;β/subgt;(k)；步骤2：通过迭代对输出频率进行估算，得到角频率估算值(1)定义误差F(k)为：(2)采用下式进行迭代，输出最终的角频率估算值该基于延时信号消去算子的单相锁频环及其实现方法易于实施，计算量低，无多个反馈环路，全局收敛性分析容易。

技术领域

本发明涉及一种基于延时信号消去算子的单相锁频环及其实现方法。

背景技术

随着光伏、风电和储能等可再生能源发电相关技术的推广和应用，并网逆变器作为连接分布式电源和电网的纽带，成为可再生能源发电相关技术的研究热点。随着分布式发电和非线性负载的大量应用，电网环境变得越来越复杂，这些复杂情况通常包括单相电压含有谐波、发生频率偏移、相角和幅值的突变以及直流偏置。如何在这些复杂电网环境下保证并网逆变器的稳定可靠运行，是当前研究的重点。

电网同步技术是并网变换器控制的关键环节之一。对于单相并网逆变器，最受欢迎的方法是单相锁相环和单相锁频环。其中应用最为广泛的是单相锁相环，单相锁相环主要分为功率型和基于正交信号发生器型。基于功率型的单相锁相环主要受到二倍频脉动的影响而使得其应用受到了限制。基于正交信号发生器型的单相锁相环是目前最为广泛应用的，它们主要有双二阶广义积分器SOGI,微分器，派克变换器，滑动平均滤波器，延时信号消去算子和对称旋转坐标系下的锁相环(SRF-PLL)相结合的单相锁相环。对于前置正交信号发生器的单相锁相环，它们的改进方法通常分为两种思路，一种是让前值滤波器自适应频率的变化，如SOGI-PLL和Park-PLL。另一种则是固定频率的滤波器而利用锁相环的频率信息补偿非正交量，如MAF-PLL，DSC-PLL，FFSOGI-PLL，DE-PLL等。尽管它们能有效应对频率偏移时二倍频脉动的情况，然而存在多个反馈环路使得结构仍然复杂，不利于稳定性分析。

不同于单相锁相环结构，单相锁频环将较为稳定的频率信息作为反馈控制量而避免控制波动较为频繁的相位量，其也是近年来最为广泛研究的一种获取单相电压参数方法。它主要分为基于广义积分器型锁频环和非广义积分器型。最为广泛研究的则是基于广义积分器的锁频环，它将广义积分器当成一个频率自适应估计器，而无需额外的锁相环结构，使得结构更加简洁，避免了三角函数的运算。然而，它和EPLL一样，基于GI的单相锁频环缺乏直流抑制能力和相对较差的谐波抑制能力，为了改进这些缺点，将多个并联的SOGI进行谐波自适应抑制是最为经典的一种做法，但这一做法使得结构及其复杂，增加了实现的困难和计算负担。另外将多个SOGI并联看成了附加一个梳状滤波器的效果，利用自适应梳状滤波器来达到高谐波抑制能力也是近年来较为流行的一种做法，然而这种做法引入了分数阶延时，同时要求较高的存储空间，限制了其在工程中的应用。因此，为了保证SOGI-FLL在不同电网环境下的应用，SOGI-FLL的畸变抑制能力，动态响应速度和稳定性必须要求达到很好的折衷设计。

不同于基于广义积分器的锁频环，一些学者提出了非广义积分器型的单相锁频环。如基于极限环的单相锁频环，基于离散谐振原则的锁频环，然而这两种方法缺乏幅值归一化环节，对幅值波动较为敏感，同时其畸变抑制能力较差。

一些最新发展的锁频环方法与基于广义积分器的锁频环的优缺点对比在最新的研究文献中提到，同时它们指出了在目前的锁频环中，对比了实现复杂性，动态响应，检测精度和参数设计的困难性，基于广义积分器的锁频环仍然是最合适的一种方法。尽管如此，由于SOGI-FLL是以广义积分器这样的低阶滤波器作为核心，需要自适应频率变化来生成两相正交信号，因此结构中多个状态变量的存在使得结构高度非线性，因此其稳定性分析复杂。因此，有必要设计一种基于延时信号消去算子的单相锁频环及其实现方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种基于延时信号消去算子的单相锁频环及其实现方法，该基于延时信号消去算子的单相锁频环及其实现方法易于实施，计算量低，无多个反馈环路。

发明的技术解决方案如下：