CN108365617A - 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法 - Google Patents

一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108365617A
CN108365617A CN201711356841.6A CN201711356841A CN108365617A CN 108365617 A CN108365617 A CN 108365617A CN 201711356841 A CN201711356841 A CN 201711356841A CN 108365617 A CN108365617 A CN 108365617A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phase
under
lock
power grid
coordinate system
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201711356841.6A
Other languages
English (en)
Inventor
彭勇
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Xi'an Yi Fei Nuclear Power Equipment Ltd By Share Ltd
Original Assignee
Xi'an Yi Fei Nuclear Power Equipment Ltd By Share Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Xi'an Yi Fei Nuclear Power Equipment Ltd By Share Ltd filed Critical Xi'an Yi Fei Nuclear Power Equipment Ltd By Share Ltd
Priority to CN201711356841.6A priority Critical patent/CN108365617A/zh
Publication of CN108365617A publication Critical patent/CN108365617A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/26—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/50—Arrangements for eliminating or reducing asymmetry in polyphase networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明提出一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法，将三相静止坐标系下的电网电压经过CLARKE变换，转化为两相静止坐标系下的α、β分量，分别经过级联广义积分模块(cascadedgeneral‑integrator，CGI)，滤除其中的谐波成分，计算出两相静止坐标系下电网正序电压的α、β分量，然后进行PARK变换，得出静止坐标系下的电网正序电压q轴分量，反馈给软件锁相环，锁定电网的角频率ω和相位角θg。采用该种锁相方法，能够适应电网电压不平衡，且在电网电压含有高次、低次谐波成分造成畸变时，均能实现较好的锁相效果，准确锁定电网相位，具有较好的应用价值。

Description

一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法
技术领域
本发明属于电力电子领域，具体涉及一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法。
背景技术
随着电力系统中非线性用电设备，尤其是电力电子设备的大量使用，电力系统中的电能质量污染问题越来越严重。为治理电网电能治理污染，改善电网供电治理，静止同步补偿器(STATCOM)，动态电压恢复(DVR)和有源电力滤波器(APF)等基于电力电子器件的改善电压质量的设备得到了广泛的应用。另外，随着太阳能、风能等可再生能源发电技术的不断进步和成本的不断降低，可再生能源发电系统的装机容量也在不断提升。可再生能源发电系统一般也是通过电力变换器接入电网。
上述这些基于电力电子技术的电力变换器都有一个共同的特点，它们的控制依赖于电源电压与电网保持同步运行。要实现并网变换器与电网的同步运行，首先必须检测电网电压的频率和相位，并以此来控制变换器，使其与电网电压保持同步。现有的电网电压同步方法一般可分为四种：过零检测法、离散傅立叶变换法、自适应滤波器法、锁相环法，其中锁相环技术检测精度高，动态响应快，是目前应用最为广泛的同步算法。
目前三相系统中最为常用的锁相算法是同步旋转坐标系的SRF-PLL，但该种方法在电网电压不平衡工况下效果变差。基于解耦双同步参考坐标系的PLL(DDSFR-PLL)可通过分离出不平衡电压中的正序分量来进行锁相，能较好的适应电网电压不平衡工况。随着各种非线性负荷在电网中的应用，电网电压中含有大量谐波成分，影响了DDSFR-PLL的锁相效果。基于双二阶广义积分器的PLL(DSOGI-PLL)能够滤除电网电压中的高频谐波，提取出电网电压中的正序分量，引起广泛关注。但该算法对电网电压中的低频谐波成分抑制能力不足，在电网电压中含有较高低频谐波成分时难以取得令人满意的结果。故亟需一种能够在电网电压不平衡且含有高、低次谐波成分造成畸变时均能实现准确锁相的锁相方法。
发明内容
针对上述应用问题，本发明提供了一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法，可在电网电压不平衡及含有高、低次谐波成分造成畸变时实现精确锁相。
该锁相方法包括以下环节：
将三相静止坐标系下的电网电压经过CLARKE变换，转化为两相静止坐标系下的α、β分量，分别经过级联广义积分模块(cascadedgeneral-integrator，CGI)，滤除其中的谐波成分，计算出两相静止坐标系下电网正序电压的α、β分量，然后进行PARK变换，得出静止坐标系下的电网正序电压q轴分量，反馈给软件锁相环，锁定电网的角频率ω和相位角θg。
进一步的，上述级联广义积分模块由一个三阶广义积分器((third-ordergeneral-integratorTOGI)与二阶广义积分器(second-order general-integrator SOGI)级联组成；
三阶广义积分器与二阶广义积分器的的传递函数为：
级联广义积分模块的传递函数为：
k为设定的比例参数，可取1。
滤波之前的α、β分量记为vα、vβ，滤波之后相应的α、β分量记为vα’、-qvα，vβ’、-qvβ，其中：也就是一个90°的相移；进一步的，按照下式计算两相静止坐标系下电网正序电压的α、β分量vα +、vβ +：
本发明具有以下有益效果：
采用该锁相方法，能够适应电网电压不平衡，且在电网电压含有高次、低次谐波成分造成畸变时，均能实现较好的锁相效果，准确锁定电网相位，具有较好的应用价值。
附图说明
图1为本发明锁相方法的示意图。
图2为图1中级联广义积分器(CGI)的结构框图。
图3为图2中三阶及二阶广义积分器(TOGI、SOGI)的结构框图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
本发明实施步骤如下：
步骤1：将三相静止坐标系下的电网电压va、vb、vc经过CLARKE变换，转化为两相静止坐标系下的α、β分量vα、vβ，转换矩阵为：
逆矩阵为：
步骤2：将两相静止坐标系下的α、β分量vα、vβ，分别经过级联广义积分模块(cascadedgeneral-integrator，CGI)，滤除其中的谐波成分，得到vα’、-qvα，vβ’、-qvβ。其中：也就是一个90°的相移。
级联广义积分模块CGI如图2所示，由一个三阶广义积分器((third-ordergeneral-integratorTOGI)与二阶广义积分器(second-order general-integrator SOGI)级联组成，TOGI与SOGI的结构如图3所示。
由图3可得TOGI与SOGI的传递函数为：
根据图2可得CGI的传递函数为：
由相频特性图可知，在角频率ω处，输出vo1与输入v同相位，输出vo2相对于输入超前90°，且两者与输入同频。
k值可选为1。
步骤3：按下式计算出两相静止坐标系下电网正序电压的α、β分量vα +、vβ +，然后进行PARK变换，得出静止坐标系下的电网正序电压q轴分量vq +。
该式推导过程如下：
式中，a＝ej2π/3，a2＝e-j2π/3
步骤4：：将步骤3中的q轴正序分量反馈给软件锁相环，锁定电网的角频率ω和相位角θg。
步骤5：将步骤4中锁定的电网角频率ω反馈给CGI，将相位角θg反馈给PARK变换。
综上所述，该锁相方法，将三相静止坐标系下的电网电压经过CLARKE变换，转化为两相静止坐标系下的α、β分量，分别经过级联广义积分模块(cascadedgeneral-integrator，CGI)，滤除其中的谐波成分，计算出两相静止坐标系下电网正序电压的α、β分量，然后进行PARK变换，得出静止坐标系下的电网正序电压q轴分量，反馈给软件锁相环，锁定电网的角频率ω和相位角θg。采用该种锁相方法，能够适应电网电压不平衡，且在电网电压含有高次、低次谐波成分造成畸变时，均能实现较好的锁相效果，准确锁定电网相位，具有较好的应用价值。

Claims (4)

1.一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法，其特征在于：包括以下环节：
将三相静止坐标系下的电网电压经过CLARKE变换，转化为两相静止坐标系下的α、β分量；再分别经过级联广义积分模块(cascadedgeneral-integrator，CGI)，滤除其中的谐波成分，计算出两相静止坐标系下电网正序电压的α、β分量；然后进行PARK变换，得出静止坐标系下的电网正序电压q轴分量，反馈给软件锁相环，锁定电网的角频率ω和相位角θg。
2.根据权利要求1所述应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法，其特征在于：
所述级联广义积分模块由一个三阶广义积分器((third-order general-integrator，TOGI)与二阶广义积分器(second-order general-integrator，SOGI)级联组成；
三阶广义积分器与二阶广义积分器的的传递函数为：
级联广义积分模块的传递函数为：
k为设定的比例参数。
3.根据权利要求2所述应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法，其特征在于：k取1。
4.根据权利要求2所述应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法，其特征在于：
滤波之前的α、β分量记为vα、vβ，滤波之后相应的α、β分量记为vα’、-qvα，vβ’、-qvβ，其中：也就是一个90°的相移；按照下式计算两相静止坐标系下电网正序电压的α、β分量vα +、vβ +：
CN201711356841.6A 2017-12-16 2017-12-16 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法 Pending CN108365617A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711356841.6A CN108365617A (zh) 2017-12-16 2017-12-16 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711356841.6A CN108365617A (zh) 2017-12-16 2017-12-16 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN108365617A true CN108365617A (zh) 2018-08-03

Family

ID=63010184

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711356841.6A Pending CN108365617A (zh) 2017-12-16 2017-12-16 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108365617A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109307800A (zh) * 2018-08-31 2019-02-05 上海正泰电源系统有限公司 一种电网总谐波检测方法
CN109358228A (zh) * 2018-11-09 2019-02-19 哈工大（张家口）工业技术研究院 基于双增强型锁相环的电网电压正负序分量实时估计方法
CN111162563A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 重庆大学 一种具有强鲁棒性的电网电压快速锁相方法
CN111555752A (zh) * 2020-05-14 2020-08-18 贵州理工学院 一种单相频率自适应锁相环
CN112583402A (zh) * 2021-02-24 2021-03-30 沈阳微控新能源技术有限公司 锁相方法、锁相环和三相并网系统及计算机存储介质
CN112821461A (zh) * 2021-01-18 2021-05-18 国网河南省电力公司新乡供电公司 一种锁相环跟踪方法、装置、并网逆变器及并网系统
CN113346899A (zh) * 2021-05-26 2021-09-03 沈阳大学 一种基于级联型滤波器的三相并网软件锁相环
CN114244173A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 合肥华威自动化有限公司 用于弱电网交流器的电网电压前馈方法及电子设备、介质
CN118330316A (zh) * 2024-06-13 2024-07-12 国网山东省电力公司肥城市供电公司 一种谐波电流检测方法、装置及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100213925A1 (en) * 2006-11-06 2010-08-26 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Advanced real-time grid monitoring system and method
CN104600696A (zh) * 2015-01-05 2015-05-06 上海电力学院 一种用于不平衡条件下的软件锁相环实现方法
CN106655276A (zh) * 2016-11-03 2017-05-10 燕山大学 一种适用于三相电网电压的新型锁相方法
CN107478896A (zh) * 2017-07-14 2017-12-15 广西大学 一种基于级联广义积分器的频率自适应谐波电流检测方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100213925A1 (en) * 2006-11-06 2010-08-26 Gamesa Innovation & Technology, S.L. Advanced real-time grid monitoring system and method
CN104600696A (zh) * 2015-01-05 2015-05-06 上海电力学院 一种用于不平衡条件下的软件锁相环实现方法
CN106655276A (zh) * 2016-11-03 2017-05-10 燕山大学 一种适用于三相电网电压的新型锁相方法
CN107478896A (zh) * 2017-07-14 2017-12-15 广西大学 一种基于级联广义积分器的频率自适应谐波电流检测方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
石荣亮，张兴，刘芳: "不平衡与非线性混合负载下的虚拟同步发电机控制策略", 《中国电机工程学报》 *

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109307800A (zh) * 2018-08-31 2019-02-05 上海正泰电源系统有限公司 一种电网总谐波检测方法
CN109358228A (zh) * 2018-11-09 2019-02-19 哈工大（张家口）工业技术研究院 基于双增强型锁相环的电网电压正负序分量实时估计方法
CN109358228B (zh) * 2018-11-09 2020-12-15 哈工大（张家口）工业技术研究院 基于双增强型锁相环的电网电压正负序分量实时估计方法
CN111162563A (zh) * 2020-01-17 2020-05-15 重庆大学 一种具有强鲁棒性的电网电压快速锁相方法
CN111555752A (zh) * 2020-05-14 2020-08-18 贵州理工学院 一种单相频率自适应锁相环
CN111555752B (zh) * 2020-05-14 2023-06-16 贵州理工学院 一种单相频率自适应锁相环
CN112821461A (zh) * 2021-01-18 2021-05-18 国网河南省电力公司新乡供电公司 一种锁相环跟踪方法、装置、并网逆变器及并网系统
CN112821461B (zh) * 2021-01-18 2022-09-16 国网河南省电力公司新乡供电公司 一种锁相环跟踪方法、装置、并网逆变器及并网系统
CN112583402B (zh) * 2021-02-24 2021-06-22 沈阳微控新能源技术有限公司 锁相方法、锁相环和三相并网系统及计算机存储介质
CN112583402A (zh) * 2021-02-24 2021-03-30 沈阳微控新能源技术有限公司 锁相方法、锁相环和三相并网系统及计算机存储介质
CN113346899A (zh) * 2021-05-26 2021-09-03 沈阳大学 一种基于级联型滤波器的三相并网软件锁相环
CN113346899B (zh) * 2021-05-26 2024-03-22 沈阳大学 一种基于级联型滤波器的三相并网软件锁相环
CN114244173A (zh) * 2021-12-15 2022-03-25 合肥华威自动化有限公司 用于弱电网交流器的电网电压前馈方法及电子设备、介质
CN118330316A (zh) * 2024-06-13 2024-07-12 国网山东省电力公司肥城市供电公司 一种谐波电流检测方法、装置及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108365617A (zh) 一种应用于电网电压不平衡及畸变条件下的锁相方法
CN104600696B (zh) 一种用于不平衡条件下的软件锁相环实现方法
CN109245103B (zh) 基于改进滑动平均值滤波器的软件锁相环实现方法及装置
CN106953634A (zh) 一种基于双自调谐二阶广义积分器的锁频环方法
CN103399202B (zh) 可变速抽水蓄能机组控制系统的锁相方法
CN107623522B (zh) 一种基于d-q变换的双二阶广义积分锁相环控制方法
CN108847669B (zh) 基于多同步旋转坐标系的多功能并网逆变器谐波治理方法
CN107632200B (zh) 基于离散傅里叶变换的谐波检测方法
US11038512B2 (en) Phase-locking apparatus and phase-locking method
CN107591809A (zh) 多周期并联重复控制谐波和间谐波指定次补偿方法
CN104811188A (zh) 基于滑动滤波器的锁相环动态性能改进方法
CN106410858A (zh) 一种基于双dq坐标变换的软件数字锁相方法
CN110661263B (zh) 含有自适应延时滤波器的锁频环及基于该锁频环的并网逆变器控制方法
CN104283219A (zh) 高频零序电压注入链式statcom电压波动抑制方法
CN114400703B (zh) 一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法
CN108809301B (zh) 一种基于滑动dft滤波原理的三相软件锁相方法
CN109659983B (zh) 基于idft的软件锁相环实现方法及装置
CN113014250B (zh) 一种可消除直流偏移电压的锁相环及其锁相控制方法
CN107528587A (zh) 一种基于pir调节器的高精度快速宽频单相软锁相环
Xu et al. An Improved High Bandwidth DSOGI-PLL and its Optimized Digital Implementation
CN111786390B (zh) 一种基于谐波序列提取的矢量重复控制方法及系统
CN110702987B (zh) 电网电压信号的正负序基波分量提取系统
CN114629112A (zh) 基于二阶广义积分器的锁频环及其控制方法
CN114124085B (zh) 基于二阶滤波环节的多同步旋转坐标系锁相环的构造方法
CN115000945B (zh) 配网合环装备的二阶解耦双同步坐标系锁相环控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20180803

RJ01 Rejection of invention patent application after publication