[发明专利]一种单相系统无锁相环瞬时功率计算及无锁相环频率补偿算法

摘要

本发明公开了一种单相系统无锁相环瞬时功率计算及无锁相环频率补偿算法，主要包括单相无锁相环功率计算03及频率补偿矩阵分量计算05两个部分，仅通过本地正余弦信号01，数字滤波器及简单的运算即可实现单相系统的瞬时功率计算，及频率补偿矩阵分量计算，无需使用锁相环，降低了锁相环的设计难度，进而降低软硬件设计难度。

主权项

一种单相工频系统无锁相环瞬时功率计算及无锁相环频率补偿算法，在无需要锁相环信号情况下，单相瞬时功率算法以及频率补偿算法生成开关控制信号，完成单相脉冲整流器的控制，包含以下步骤：首先，通过单相无锁相环功率计算03将网压和网侧电流分别与本地正余弦信号相乘，其结果经低通滤波器或带阻滤波器得到低频信号，将所得信号按照式(1)计算，得到瞬时有功功率P和无功功率Q；P=2(uLFdiLFd+uLFq+iLFq)Q=2(uLFqiLFd-uLFdiLFq)---(1)]]>其中：uLFd为网压信号与本地正弦信号相乘后经低通滤波后的数值；uLFq为网压信号与本地余弦信号相乘后经低通滤波后的数值；iLFd为网侧电流信号与本地正弦信号相乘后经低通滤波或带阻滤波器后的数值；iLFq为网侧电流信号与本地余弦信号相乘后经低通滤波或带阻滤波器后的数值；然后，通过网压幅值计算04将网压信号与本地正余弦信号分别相乘经低通滤波后，并将所得结果求取算数平方根，及根据式(2)计算得到网压幅值信号：um=2uLFd2+uLPq2---(2)]]>其次，将计算所得瞬时有功功率和无功功率，网压幅值经直接功率控制07，计算得到调制信号在d‑q坐标系下的分量；最后，通过频率补偿矩阵分量计算05将网侧电压信号与本地正余弦信号分别相乘，所得结果经低通滤波后得到频率补偿矩阵分量；将频率补偿分量和网压幅值信号结合生成频率补偿矩阵Cu，如式(3)所示：Cu=2umuLFduLFq-uLFquLFd---(3)]]>本地正余弦信号构成工频坐标变换矩阵C，如式(4)所示：其中ω0为工频角频率，为初始相位差；将两矩阵相乘得到无锁相环非同步旋转坐标变换矩阵，进而将直接功率控制07计算所得调制信号在d‑q坐标系下的分量转换为α‑β坐标系下的分量；最后空间矢量脉宽调制模块将制信号的α‑β坐标系下的分量进行调制，生成开关控制信号，完成单相脉冲整流器的一次控制。