[发明专利]基于最小方差滤波的自适应锁相环方法及系统

权利要求书

1.一种基于最小方差滤波的自适应锁相环方法，其特征在于，包括：

S1、将含有谐波的电网电压通过三输入两输出坐标系转换模块由三相静止坐标系变换到两相静止坐标系得到电压v_α与v_β；

S2、将步骤S1所得到的两相静止坐标系下的电压v_α与v_β分别通过最小方差滤波模块，从含有低次谐波的电压中提取电网电压的α轴、β轴的基波分量

S3、将步骤S2提取出的基波分量输入到自适应模块；

S4、自适应滤波器的其中一个输出分量ε_f输入到锁相环模块得到电压的频率，输出分量ε_f为滤波模块输入电压v与自适应模块输出电压v”的误差ε_v和qv”的乘积；自适应滤波器的输出电压v”和qv”送到正负序分离模块，计算得到电网电压基波的正、负序分量，其中，v”为自适应滤波器的输出结果，qv”是在v”的基础上再进行一次积分得到的结果。

2.如权利要求1所述的基于最小方差滤波的自适应锁相环方法，其特征在于：步骤S2中，将获得的α轴、β轴的电压v_α与v_β分量分别输入两个最小方差滤波模块中，在该最小方差滤波模块中通过采样，连续采集若干个信号，然后通过矩阵计算，提取电网电压的α轴、β轴基波分量

3.如权利要求2所述的基于最小方差滤波的自适应锁相环方法，其特征在于：通过矩阵计算，提取电网电压的α轴、β轴基波分量具体为：

X＝A^-1U，

其中，U为采样电压，A为计算矩阵，X为一组向量不仅仅指代基波分量，同时包含谐波分量，其中第一项与第二项为基波分量的正余弦具体表达式，具体为

4.如权利要求1-3任一项所述的基于最小方差滤波的自适应锁相环方法，其特征在于：步骤S4中，将自适应滤波器其中一个输出为ε_f，ε_f为输入电压v与输出v”的误差ε_v和qv”的乘积，对其处理输出电网电压角频率ω，然后对其积分获得相角信号θ，将ω除以π/2得到电网电压的频率。

5.如权利要求1-3任一项所述的基于最小方差滤波的自适应锁相环方法，其特征在于：步骤S4中，将提取出的电网电压的α轴、β轴的基波分量分别送入不同的自适应滤波器，自适应滤波器分别输出有两组相位相差90°的信号v_α”与q v_α”、v_β”与qv_β”，通过以下公式(1)计算出电网电压的正序分量：

其中，T_αβ⁺为正序分量的转换矩阵，q＝e^jπ/2是滞后90°的移相算子，v_αβ为自适应滤波器输出由[v_α v_β]构成，即v_α”、v_β”。

6.如权利要求1-3任一项所述的基于最小方差滤波的自适应锁相环方法，其特征在于：步骤S1中由三相静止坐标系变换到两相静止坐标系得到电压v_α与v_β，其计算矩阵如下：

v_αβ＝[T_αβ]v_abc (2)

其中，v_αβ为两相静止坐标的电压向量[v_α v_β]组成，T_αβ为转换矩阵，v_abc表示三相电网电压由向量[v_a v_b v_c]组成。

7.一种实现权利要求1-6任一项方法的基于最小方差滤波的自适应锁相环系统，其特征在于：包括三输入两输出坐标系转换模块、最小方差滤波模块、自适应模块、正负序分离模块和锁相环模块，

三输入两输出坐标系转换模块：将含有谐波的电网电压由三相静止坐标系变换到两相静止坐标系得到电压v_α与v_β；

最小方差滤波模块：将所得到的两相静止坐标系下的电压v_α与v_β分别从含有低次谐波的电压中提取电网电压的α轴、β轴的基波分量并将提取出的基波分量输入到自适应模块；

自适应滤波器：输出电压v”和qv”送到正负序分离模块，并将输出分量ε_f输入到锁相环模块，输出分量ε_f为滤波模块输入电压v与自适应模块输出电压v”的误差ε_v和qv”的乘积；

正负序分离模块：由自适应模块的输出电压v”和qv”计算得到电网电压基波的正、负序分量；

锁相环模块：由自适应模块的输出分量ε_f得到电压的频率。