CN117200332A - 一种基于频率自适应改进型梳妆滤波并网锁相环 - Google Patents
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- Stabilization Of Oscillater, Synchronisation, Frequency Synthesizers (AREA)
Abstract
本发明为一种基于频率自适应改进型梳妆滤波并网锁相环，涉及电网电压技术领域，对其中的滑动平均滤波器的传递函数进行修订，获得的改进型的改进型梳妆滤波器，能消除各次谐波，并提高系统的动态相应，从而应用于锁相环技术时能实现多种异常工况下更快速的锁相，对应的自适应改进型梳妆滤波并网锁相环，能够根据基波频率的变化而自适应调整梳妆滤波器的各陷波频率，实现简单，能快速且准确得到电网电压的同步信息。
Description
技术领域
本发明涉及电网电压的同步领域，尤其涉及一种基于频率自适应改进型梳妆滤波并网锁相环。
背景技术
由于同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)具有结构简单、易实现的优点，在获取电网同步信息方面得到了广泛应用。但当电网电压含有大量各次谐波时，相位和频率估计会产生一定的误差，严重时甚至无法实现锁相。
为了解决该问题，将梳妆滤波器(MAF)加入到SRF-PLL中，根据传统MAF的特点，电网电压信号中各次谐波信号会被削弱，从而有利于减少相位误差达到稳定锁相。然而MAF具有滤波器特性，在锁相环内会导致系统动态特性变慢。
发明内容
本发明提供了一种基于频率自适应改进型梳妆滤波并网锁相环，用以解决锁相环内会导致系统动态特性变慢的问题。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：一种改进型梳妆滤波器离散域中的传递函数
其中：N为滑动滤波窗的采样阶数，r为常数，β、K为跟r和N有关的常数，zk和pk分别指零极点。
本发明还提供改进后的改进型梳妆滤波器锁相环的频率自适应环节，用于基波频率变化时，系统可以自动调整滤波窗的采样阶数N的大小，进而有效抑制因基波频率变化而变化的各次谐波。
自适应环节的实现采用保持采样频率不变，利用以下定义式随电网频率改变采样阶数N的大小：
N＝fs/fd
其中：fd表示两倍的电网频率，fs表示采样频率
N的取值采用四舍五入的方法来确定，下面公式为频率自适应改进型MAF的差分方程
其中：x(k),y(k)分别为输入输出变量为中间变量.
本发明具有以下有益效果：
1、本发明的改进型梳妆滤波器，能消除各次谐波，并提高系统的动态响应，从而应用于锁相环技术时能实现多种异常工况下更快速的锁相。
2、本发明的自适应改进型梳妆滤波并网锁相环，能够根据基波频率的变化而自适应调整梳妆滤波器的各限波频率，实现简单，能快速且准确得到电网电压的同步信息。
附图说明
图1是本发明中传递函数的波特图；
图2是本发明加入补偿环节后的锁相环系统图；
图3是本发明数字实现框图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
实施例：
本发明在传统滑动平均滤波器的基础上增加了一个校正环节Gc(s)，传统滑动平均滤波器为现有技术，在此不做详细说明，传统滑动平均滤波器传递函数为：
其中：N为滑动滤波窗的采样阶数，r为常数，β、K为跟r和N有关的常数。
且补偿后的改进型IMAF的传递函数
参阅图1，为该传递函数的波特图，从图中可以看出除了陷波频率处的增益约等于0，故改进后的滑动平均滤波器动态性能更佳。
加入补偿环节后的锁相环系统图如图2所示，三相电压Vabc经过Clark变换和park变换成两相同步旋转dq坐标系下的直流Vd、Vq，通过闭环控制使Vq趋于零即可以实现锁相。
现有的直流Vd、Vq中含有的大量电网谐波影响锁相的准确性，故经过改进后的MAF模块滤波后得到近乎基波分量，再通过归一化处理，消除电网电压幅值变化的干扰。
假定电网电压基波频率发生变化，其各次谐波频率跟着发生偏移，提出一种频率自适应的策略来实时调整改进后的MAF陷波频率，达到有效抑制发生频率偏移后的谐波。
自适应环节的实现采用保持采样频率不变，利用以下定义式随电网频率改变采样阶数N的大小：
N＝fs/fd
其中：fd表示两倍的电网频率，fs表示采样频率；
N的取值为整数，采用四舍五入的方法来确定，下面公式为频率自适应改进型滑动平均滤波器的差分方程，相应的数字实现框图参见图3.
需要说明的是，在本发明中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性地包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
以上实施例仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种基于频率自适应改进型梳妆滤波器并网锁相环，包括滑动平均滤波器锁相环MAF-PLL，其特征在于，包括依次连接Clark变换器、滑动平均滤波器、Park变换器、比例积分调节器、加法器以及第一积分环节；对其中的滑动平均滤波器的传递函数进行修订，修订公式为:
其中,GC(z)为离散域校正环节传递函数，其中，N为采样阶数，z为离散域，K为增益系数，r为极点衰减系数，β为零点衰减系数，pk零极点。
2.根据权利要求1所述一种基于频率自适应改进型梳妆滤波器并网锁相环并网锁相环，其特征在于，采样的电网电压Vabc，进行Clark变化为Vd和Vq直流分流，Vd与Vq分别通过修订后的MAF处理，且处理后的Vq送入比积分调节器，通过控制Vq为0，实现锁相。
3.根据权利要求2所述一种基于频率自适应改进型梳妆滤波器并网锁相环并网锁相环，所述采样阶数N的确定，通过以下差分方程：
其中，x(k),y(k)分别是输入和输出变量，是中间变量。
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| CN202310749330.XA CN117200332A (zh) | 2023-06-25 | 2023-06-25 | 一种基于频率自适应改进型梳妆滤波并网锁相环 |
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Country Status (1)
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2023
- 2023-06-25 CN CN202310749330.XA patent/CN117200332A/zh active Pending
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