[发明专利]一种基于惯性环节简化参数整定的不平衡电网下锁相方法及系统

说明书

本发明公开了一种基于惯性环节简化参数整定的不平衡电网下锁相方法及系统，属于锁相环技术领域。本发明中网侧采集到的三相电压信号以及估计的电网角度θ'先进行双同步坐标系变换及解耦，得到正负序解耦量；然后滤除解耦信号的高次谐波以及低次谐波并将其反馈给正负序旋转坐标系解耦单元，将正序解耦量通过惯性环节后得到相位估计值，最后通过调节惯性环节参数实现快速精准锁相。本发明可以用于电网电压严重不平衡的情况下并网电力电子装置快速准确提取电网电压基波正序分量相位信息，大幅提高了系统的响应速度。

技术领域

本发明属于电气工程中锁相环技术领域，尤其涉及一种电网电压严重畸变情况下的锁相环技术，更具体地说，涉及一种基于惯性环节简化参数整定的不平衡电网下锁相方法及系统。

背景技术

目前，在三相系统中，最常用的是同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)。SRF-SPLL采用单一的同步坐标系锁相解耦控制结构，一般适用于电网电压平衡时的相位、频率及幅值的检测。该锁相环的基本原理是通过dq变换将三相电网电压变换为同步旋转的直流量U_d、U_q，再通过闭环控制使得U_q为零完成锁相。在三相电网电压平衡的情况下，该方法能够快速准确地实现锁相。但当电网三相电压存在严重不平衡时，为抑制负序二次谐波电压对相位跟踪的干扰，必须将锁相环带宽设置得比较低，结果会大幅降低系统的动态性能。

针对传统SRF-PLL对三相电网不平衡时存在相位失锁的问题，国内外很多专家研究了SRF-PLL的改进方法。有学者采用网侧同步锁相环、双dq变换软件锁相环以及基于相序解耦谐振控制器的基波正序电压相位检测方法等对不平衡电网进行相序分离。改进型数字锁相环具有较好的谐波抑制能力，但是当三相电网中含有负序分量时，锁相效果并不理想。基于串联信号延时对消法锁相环对基波负序分量以及三相电网中低次谐波有较好的抑制能力，但在高次谐波部分仍需加入滤波器进行滤波且结构较为复杂以及系统鲁棒性较差。因此，设计一种在三相电网不平衡时依然能快速准确锁相的锁相环是亟需解决的问题。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

本发明的目的在于克服传统软件锁相环，不能够在三相电网电压不平衡情况下实现锁相的问题，提供了一种基于惯性环节简化参数整定的不平衡电网下锁相方法及系统，本发明创新的结合了正负序分离、双坐标系解耦、低通滤波器与六次陷波器的组合滤波模块与惯性环节，在整个锁相过程中可以消除三相电网电压中含有的各种干扰而实现精准的锁相，提高了系统的动态响应速度，并解决了系统参数选取困难的问题。

2.技术方案

为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：

本发明的一种基于惯性环节简化参数整定的不平衡电网下锁相方法，将采集到的不平衡电网下的三相电压信号进行双同步dq坐标系变换及解耦，得到正负序解耦量；然后通过滤波模块滤除解耦信号中的高次谐波以及低次谐波并将滤波后的电信号反馈给正负序旋转坐标系解耦单元，将正序分量通过惯性环节并利用伯德图调节参数使得实现快速精准锁相。

本发明的一种基于惯性环节简化参数整定的不平衡电网下锁相方法，其步骤为：

步骤一、将不平衡电网下的电压检测信号u_a、u_b、u_c以及估计的电网角度θ'经过分离得到正序直流分量和负序分量并将正负序直流分量经过解耦得到正序解耦量以及负序解耦量

步骤二、将正、序解耦量分别经过组合滤波器滤除其中的高次谐波和低次谐波，并将得到的滤波后信号分别反馈给系统；

步骤三、三相电网电压基波正序分量进入惯性环节后，利用伯德图调节惯性环节参数，使其值快速精准等于0值，实现锁相。

更进一步地，步骤二中利用由低通滤波器与陷波器组成的4个滤波模块对正负序解耦量进行滤波。