CN115459763A - 一种用于电力检测逆变器的软件锁相环 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于电力检测逆变器的软件锁相环，包括鉴相器，连接到电网，对电网电压进行采样及旋转坐标变换；PI控制器，用来控制软件锁相环输出的相位信息；积分环节，接收PI控制器的输出信号，产生频率源；逆变控制模块，将积分环节的输出信号与采集到的用电设备的实际相位进行比较和调控。该用于电力检测逆变器的软件锁相环一方面解决了硬件锁相环成本高并且会对鉴相带来干扰的问题；另一方面还可以消除不必要的环路延迟，具有反应速度快，处理灵活的特点。
Description
技术领域
本发明涉及电力检测技术领域，特别涉及一种用于电力检测逆变器的软件锁相环。
背景技术
当前，电力电子装置和非线性设备的广泛应用，使得电网中的电压、电流波形发生畸变，电能质量受到严重影响和威胁；同时，各种高性能家用电器、办公设备、精密试验仪器、精密生产过程的自动控制设备等对供电质量敏感的用电设备不断普及对电力系统供电质量的要.求越来越高。
面对以上问题，用电设备的电力检测的精准度就显得格外重要。因此有必要对三相电信号进行高精度采集，便于进一步分析控制，提高电能质量。并网时，输出的交流电相位必须与电网的交流电压相位同步，所以电网交流电压过零点的精确检测对于交流电力并网输出非常关键。当电网交流电压过零点检测错误时，逆变器可能将产生的交流电力错误地注入电网，造成逆变器和用电设备的损伤。所以电网交流电压过零点的检测精度要求很高，而波形中其他点的检测精度要求相对较低。
现有技术通常有两种实现方法，一种是通过模拟电路实现过零检测，另一种是通过锁相环实现。锁相环实现过零点检测，实质是一个能自动跟踪输入信号频率与相位的闭环控制系统，通常可分为硬件锁相环和软件锁相环。硬件锁相环通过过零比较器过零鉴相获得相位信息。采用过零鉴相法，但其实现硬件电路复杂，额外增加成本。且通常会为了提高抗干扰能力，而降低鉴相精度。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于电力检测逆变器的软件锁相环。
为此，本发明技术方案如下：
一种用于电力检测逆变器的软件锁相环，包括
鉴相器，连接到电网，对电网电压进行采样及对采样数据进行dq轴旋转坐标变换；
PI控制器，接收鉴相器的输出信号，对信号进行滤波处理，滤除直流分量和基频以外的高次谐波，用来控制软件锁相环输出的相位信息；
积分环节，接收PI控制器的输出信号，产生频率源，输出信号发送到逆变器控制模块；
逆变控制模块，将积分环节的输出信号与采集到的用电设备的实际相位进行比较，二者不同时进行调控。
进一步的，所述的鉴相器包括二阶广义积分器SOGI和Park变换模块；二阶广义积分器SOGI将电网电压转变为正交信号后再经过Park变换模块进行旋转坐标变换。
进一步的，所述PI控制器通过判断Park变换后得到的q轴分量是否为零来控制软件锁相环输出的相位信息。
进一步的，所述PI控制器在采集到Park变换后得到的q轴分量不为零时，将输出的相位返回鉴相器中重新计算，直到q轴分量为零时关闭软件锁相环中断，输出相位信息。
进一步的，在软件锁相环所得的电网相位与用电设备实际相位不同时，逆变控制器对二者相位进行调控，使得二者相位同时过零点。
与现有技术相比，该用于电力检测逆变器的软件锁相环一方面解决了硬件锁相环成本高并且会对鉴相带来干扰的问题；同时还可以消除不必要的环路延迟，具有反应速度快，处理灵活的特点；与此同时，解决了在电力检测中用电设备的非线性对其本身鉴相精度的影响；软件锁相环设计灵活，可以根据被检测的用电设备进行实时的改动。
附图说明
图1为软件锁相环基本结构图。
图2为电力检测原理示意图。
图3为该电力检测用逆变器的软件锁相环工作流程图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。
除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本申请一个或多个实施例中使用的术语“和/或”是指并在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似推广，因此本申请不受下面公开的具体实施的限制。
在本申请一个或多个实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请一个或多个实施例。在本申请一个或多个实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
应当理解，尽管在本申请一个或多个实施例中可能采用术语第一、第二等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本申请一个或多个实施例范围的情况下，第一也可以被称为第二，类似地，第二也可以被称为第一。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
一种用于电力检测逆变器的软件锁相环，其如图1-2所示，包括
鉴相器，连接到电网，对电网电压进行采样及对采样数据进行dq轴旋转坐标变换；所述的鉴相器包括二阶广义积分器SOGI和Park变换模块；二阶广义积分器SOGI将电网电压转变为正交信号后再经过Park变换模块进行旋转坐标变换。
PI控制器，接收鉴相器的输出信号，对信号进行滤波处理，滤除直流分量和基频以外的高次谐波，用来控制软件锁相环输出的相位信息；所述PI控制器通过判断Park变换后得到的q轴分量是否为零来控制软件锁相环输出的相位信息；所述PI控制器在采集到Park变换后得到的q轴分量不为零时，将输出的相位返回鉴相器中重新计算，直到q轴分量为零时关闭软件锁相环中断，输出相位信息。
积分环节，接收PI控制器的输出信号，产生频率源，输出信号发送到逆变器控制模块；
逆变控制模块，将积分环节的输出信号与采集到的用电设备的实际相位进行比较，在软件锁相环所得的电网相位与用电设备实际相位不同时，逆变控制器对二者相位进行调控，使得二者相位同时过零点。
本发明提供的用于电力检测逆变器的软件锁相环的工作流程如图3所示：
调用电网电压信号采集中断，通过DSP采集电网电压信号；接着将电网电压信号送入设计的鉴相器中，得到正交信号后再经过Park变换进行dq轴旋转坐标变换，得到q轴分量uq，将uq作为PI控制器的输入，PI控制器对信号进行滤波处理，滤除直流分量和基频以外的高次谐波，然后再经过积分环节得到电网电压的相位信息。其中相位信息利用软件锁相环中的PI控制器判断Park变换后得到的q轴分量是否为零，来实现软件锁相环输出的相位信息与电网电压的相位信息相同的控制目标。若q轴分量不为零，将输出的相位返回软件锁相环的鉴相器中重新计算，直到q轴分量为零。将软件锁相环所得的电网相位与用电设备实际相位进行比较，若两者不同则通过逆变器控制模块的调控使两者同时过零点，直到两者相同为止。若相同关闭软件锁相环中断。
以上公开的本申请优选实施例只是用于帮助阐述本申请。可选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本申请实施例的内容，可作很多的修改和变化。本申请选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本申请实施例的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本申请。本申请仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (5)
1.一种用于电力检测逆变器的软件锁相环，其特征在于，包括
鉴相器，连接到电网，对电网电压进行采样及对采样数据进行dq轴旋转坐标变换；
PI控制器，接收鉴相器的输出信号，对信号进行滤波处理，滤除直流分量和基频以外的高次谐波，用来控制软件锁相环输出的相位信息；
积分环节，接收PI控制器的输出信号，产生频率源，输出信号发送到逆变器控制模块；
逆变控制模块，将积分环节的输出信号与采集到的用电设备的实际相位进行比较，二者不同时进行调控。
2.根据权利要求1所述的用于电力检测逆变器的软件锁相环，其特征在于，所述的鉴相器包括二阶广义积分器SOGI和Park变换模块；二阶广义积分器SOGI将电网电压转变为正交信号后再经过Park变换模块进行旋转坐标变换。
3.根据权利要求2所述的用于电力检测逆变器的软件锁相环，其特征在于，所述PI控制器通过判断Park变换后得到的q轴分量是否为零来控制软件锁相环输出的相位信息。
4.根据权利要求3所述的用于电力检测逆变器的软件锁相环，其特征在于，所述PI控制器在采集到Park变换后得到的q轴分量不为零时，将输出的相位返回鉴相器中重新计算，直到q轴分量为零时关闭软件锁相环中断，输出相位信息。
5.根据权利要求4所述的用于电力检测逆变器的软件锁相环，其特征在于，在软件锁相环所得的电网相位与用电设备实际相位不同时，逆变控制器对二者相位进行调控，使得二者相位同时过零点。
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2022
- 2022-09-14 CN CN202211115216.3A patent/CN115459763A/zh active Pending
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