[发明专利]同步旋转坐标系锁相环及其测试方法、装置

说明书

本发明公开了一种同步旋转坐标系锁相环及其测试方法、装置，所述锁相环包括：坐标变换模块，用于根据锁相跟踪环路反馈的相角，将接收的电网电压信号转换到dq坐标系下，并根据预设q轴电压参考值，求取q轴电压误差；模糊自适应控制模块，用于以q轴电压误差和/或反映q轴电压误差特性的参数为输入量，利用模糊控制算法，得到锁相跟踪环路的控制器的控制参数调整量，并将其输出至所述控制器；锁相跟踪环路，用于以q轴电压误差为输入，在所述控制器的控制下，对电网相位进行跟踪，并将跟踪得到的相角反馈至坐标变换模块。本发明提出的锁相环为结合了模糊自适应控制的锁相环，其通过模糊自适应控制锁相环的控制器，实现了快速准确的电网相位跟踪。

技术领域

本发明涉及可再生能源分布式发电系统并网中的锁相技术领域，尤其涉及一种同步旋转坐标系锁相环及其测试方法、装置。

背景技术

基于太阳能、风能等可再生能源的分布式发电与微电网技术已经受到全世界的高度重视，电网同步锁相是并网运行需要解决的关键问题之一。

同步锁相策略按控制方法分为两大类：开环控制(open-loop methods)和闭环控制(closed-loop methods)。典型的开环控制策略包括电网电压的过零点检测技术(zerocrossing detection,ZCD)、电网电压滤波理论(filtering methods)等，其原理简单，实现方便，但采用开环控制锁相的系统对频率波动、电压畸变、三相电压不平衡等现象较为敏感，控制响应缓慢，常应用在电网电压波形良好的场合，不适用于环境恶劣的工业现场。锁相环(phase-locked loop,PLL)技术是典型的闭环控制同步策略，主要应用在单相场合；基于同步坐标系的锁相环(synchronous rotating frame-PLL,SRF-PLL)技术广泛应用在三相场合，但其动态响应速度与带宽设计息息相关；为解决电网畸变和频率波动带来的带宽设计问题，提出了基于谐振因子的二阶通用积分器锁相环(second-order generalizedintegrator-PLL,SOGI-PLL)和正弦跟踪理论(sinusoidal tracking algorithm,STA)，也称为加强型锁相环(enhanced PLL,EPLL)技术，获得了广泛关注；在三相电压不平衡的场合，针对传统PLL输出中包含的二阶谐波，提出一系列控制方法能够准确提取正序分量，包括解耦双同步旋转坐标系锁相环(decoupled double synchronously rotatingreference frame PLL,DDSRF-PLL)、基于通用积分器的正 序滤波器(positive sequencefilter,PSF)、双二阶通用积分器(double second-order generalized integrator,DSOGI)以及混合坐标系锁相环(fixed-reference-frame PLL,FRF-PLL)等。除此之外，还有一些频率检测方面的理论方法，如傅里叶变换理论(Fourier transform methods)、空间矢量离散傅里叶变换理论(Space-vector discrete Fourier transform methods)等，这些方法需要大的存储容量和计算资源，并不适用于实时控制应用场合。

发明内容

本发明提供一种同步旋转坐标系锁相环及其测试方法、装置，用以解决现有技术中同步旋转坐标系锁相环的响应速度需要依赖于带宽设计、以及不适用于电网相位、频率波动等应用场景的问题。

依据本发明的一个方面，提供一种同步旋转坐标系锁相环，包括：坐标变换模块、模糊自适应控制模块和锁相跟踪环路；

所述坐标变换模块，用于根据所述锁相跟踪环路反馈的相角，将接收的电网电压信号转换到dq坐标系下，并根据预设q轴电压参考值，求取q轴电压误差；

所述模糊自适应控制模块，用于以所述q轴电压误差和/或反映q轴电压误差特性的参数为输入量，利用模糊控制算法，得到所述锁相跟踪环路的控制器的控制参数调整量，并将其输出至所述控制器；