[发明专利]基于解耦控制的三相电压不平衡锁相环

说明书

技术领域

本发明涉及数字锁相技术，尤其是涉及一种基于解耦控制的三相电压不平衡锁相环。

背景技术

在光伏等逆变系统中，当电网电压不平衡和畸变情况下，必须准确而快速检测电网电压正序基波分量的相位和频率信号而实现低电压穿越，需要分解电网电压的正序分量和负序分量，分别设计正序控制器和负序控制器采用延时控制法实现电网电压的低电压穿越控制。

然而，现有采用延时控制方法需要存储电网电压的采样点，要求的存储空间较大，且分解电网电压的正序分量和负序分量受电网电压波动的影响较大，导致控制效果不佳。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，本发明提出一种基于解耦控制的三相电压不平衡锁相环，利用解耦方法分解出了三相不平衡电压中的正序分量、负序分量和零序分量实现锁相的功能。

本发明采用如下技术方案实现：一种基于解耦控制的三相电压不平衡锁相环，其至少包括第一鉴相器、第二鉴相器、第三鉴相器、正序电压解耦变换计算模块、负序电压解耦变换计算模块、若干个分别连接在正序电压解耦变换计算模块输出端和负序电压解耦变换计算模块输出端的低通滤波器、全波积分器和PI控制器；

所述第一鉴相器用于将三相电压u_a、u_b和u_c进行αβ坐标系的变换，得到正序分量和负序分量在αβ坐标系上的分量和

所述第二鉴相器连接在所述第一鉴相器的输出端与正序电压解耦变换计算模块的输入端之间，用于将第一鉴相器的输出结果在正向dq坐标系d⁺q⁺进行正向同步变换，得到和

所述第三鉴相器连接在所述第一鉴相器的输出端与负序电压解耦变换计算模块的输入端之间，用于将第一鉴相器的输出结果在负向dq坐标系d^-q^-进行负向同步变换，得到和

所述正序电压解耦变换计算模块和所述负序电压解耦变换计算模块分别用于对正序电压、负序电压进行解耦变换计算，利用负向dq坐标系d^-q^-下的转换结果消除正向dq坐标系d⁺q⁺转换时产生的二倍频分量；

所述PI控制器用于对所述正序电压解耦变换计算模块输出的信号采用闭环控制来消除偏差；

所述全波积分器用于产生反馈相位θ′提供给所述第二鉴相器、所述第三鉴相器、所述正序电压解耦变换计算模块和所述负序电压解耦变换计算模块。

其中，U⁺为正序基波电压峰值，U^-为负序基波电压峰值，正序基波电压的初始相位角，是负序基波电压的初始相位角，为时间。

其中，根据和所述第二鉴相器和所述第三鉴相器输出结果的计算公式为：

其中，所述正序电压解耦变换计算模块对正序电压进行解耦变换计算，得到和计算公式为：

其中，所述负序电压解耦变换计算模块对负序电压进行解耦变换计算，得到和计算公式为：

其中，所述全波积分器的传递函数均为1/s，s为拉氏算子。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本发明基于解耦控制的三相电压不平衡锁相环，与现有延时控制方法实现正负序分解相比较，不需要存储电网电压的采样点，节省了存储空间，此外，分解的结果受电网电压波动的影响小，分解效果较好。并且，由于采用闭环控制，可获得良好的锁相性能，在三相电压平衡的条件下，能取得很好的效果，但是当三相电压不平衡时，相位跟踪效果较差。再者，本发明能在三相信号不平衡时有效跟踪出其正序分量，且该锁相环的运算量较小，更适合在实时控制系统中使用。

附图说明

图1是本定明锁相环的结构示意图。

图2是双同步坐标系电压矢量示意图。

具体实施方式

本发明提出了一种完全消除电压不平衡的影响的锁相环，基于双同步坐标变换和解耦计算，在电网电压频率突变和单相接地等故障情况下也能快速、准确地锁定相位。

如图1所示，本发明提出的锁相环至少包括第一鉴相器11、第二鉴相器12、第三鉴相器13、正序电压解耦变换计算模块14、负序电压解耦变换计算模块15、若干低通滤波器、全波积分器16和PI控制器17。