[发明专利]基于最小方差滤波的自适应锁相环方法及系统

说明书

本发明提供一种基于最小方差滤波的自适应锁相环方法及系统，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；所得到的两相静止坐标系下的电压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出基波分量，输入到具有三个输出的自适应模块，自锁相环模块得到电压的频率，并得到电网电压基波的正、负序分量。本发明不仅可以在电网电压三相不平衡故障时准确、快速的检测出电网电压的幅值和相角，还可以在城市配网存在谐波情况下准确、快速检测出电网电压相角、频率以及由谐波产生正序分量的幅值，该锁相环具有快速性和准确性，能够满足光伏电站并网的要求。

技术领域

本发明涉及一种基于最小方差滤波的自适应锁相环方法及系统。

背景技术

随着新能源的快速发展，光伏发电站的装机容量迅猛增加，光伏发电在电网中的比重越来越大，并网逆变器的稳定、可靠的运行成为电网安全运行的重要保障。电网同步技术能够检测电网电压的幅值、跟踪频率和相角的变化，这为实现逆变器低电压穿越提供所必需的相角信息和幅值信息。锁相(频)环按照相数通常分为单相锁相环和三相锁相环，按结构又可以分为开环锁相环和闭环锁相环。

过零检测锁相环是最简单的开环锁相环，但过零点检测在电网电压穿越零点时并不能很好的跟踪，当发生扰动时跟踪误差更大。

单同步坐标系软件锁相环，该锁相环具有低通滤波器的性质，实现简单，在电网电压三相平衡跌落的情况下能够快速准确的检测出电网电压的相位和频率，但在不平衡跌落的情况下，单相同步软件锁相环所检测到正序分量含有大量的2次谐波，影响电网电压的相角和频率的检测。

当电网电压发生不对称故障时，电网中会产生正负序分量，为了实现正负序分离获得锁相的准确度，双同步坐标系的解耦软件锁相环通过解耦分别对正序和负序分量检测，在电网发生三相不对称跌落的情况下能够准确检测出电网电压的相位和频率，但计算过程复杂，且锁相环中含有一阶滤波器，从一定程度上影响其动态性能。

提及基于二阶广义积分的锁相环，二阶广义积分可以实现对输入信号的900相角偏移，从而完成不对称故障电压的正序和负序分离，同时还可以对输入信号的高次谐波进行滤除，该技术不仅在理想状态下准确快速锁相，在电网发生不对称跌落时也能准确锁相，且保证了锁相速度，但该技术对电网中存在的低次谐波的抑制作用不明显。一种基于交叉解耦频率自适应复数滤波器的锁相方法，该方法采用复数滤波器能够很好的实现不对称跌落的正负序分离，但当输入信号变化时，复数滤波器并不能很好的跟踪信号的变化，检测的快速性受到影响，静止坐标系下通过梯度下降法直接估测正负序分量的锁相环，通过构造五维参数相量直接估测正负序分量的幅值、相角、频率等信息。但需要两个周期才能锁相。

由上可见，锁相环的技术在新能源并网中起到关键的作用，但电网的运行具有复杂性和实时性，同时电网电压会受到扰动的影响；以上锁相环技术主要针对锁相快速性和准确性，但他们并不能够很好的抑制在配电网中大量存在的低次谐波，这些谐波同样会影响锁相环的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于最小方差滤波的自适应锁相环方法及系统，具备快速性、准确性锁相同时能够抑制电网低次谐波影响的锁相环，解决现有技术中存在的不能够很好的抑制在配电网中大量存在的低次谐波，这些谐波同样会影响锁相环的性能，以及不平衡故障对锁相环的影响的问题。

本发明的技术解决方案是：

一种基于最小方差滤波的自适应锁相环方法，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；