[发明专利]基于双增强型锁相环的电网电压正负序分量实时估计方法

说明书

本发明的基于双增强型锁相环的电网电压正负序分量实时估计方法涉及一种测量电变量的方法，目的是为了克服三相电网电压存在不平衡、谐波和输入直流偏移时电网电压正负序分量无法准确在线估计的问题，本发明的基于双增强型锁相环的电网电压正负序分量实时估计方法，包括在任一估计周期内采集三相电网电压，经过三相‑两相静止坐标系变换，获得滤波后的两相正交电网电压，分别输入一号一号增强型锁相环和二号增强型锁相环输入信号得到当前估计周期中的电网电压正、负序分量。本发明能够实现非理想电网条件下电网电压正、负序分量的瞬时值、频率、相角和幅值的在线准确估计。

技术领域

本发明涉及一种测量电变量的方法，具体涉及一种利用锁相环实时估计电网电压的正序分量和负序分量的方法。

背景技术

目前的三相公共电网因受到所接入的日益增多的非线性负载的影响，存在较大的电网谐波、负序分量以及直流偏移等问题。上述非理想电网条件为电网同步信息，包括正负序分量瞬时值、正负序频率、相角和幅值的准确在线实时估计带来较大难度。

为实现非理想电网条件下电网同步信息的准确检测，现有方案中，具有代表性的是基于双旋转坐标系下的锁相环结构结合滤波器来同时解决输入谐波和不平衡的影响的方案。该方案采用两个基于同步旋转坐标系的锁相环对正序分量和负序分量进行分别在线估计，从而消除负序分量在所估计的正序分量同步信息中产生周期波动的问题。进一步通过加入滤波器来消除谐波的影响。然而，基于双同步旋转坐标系的方案需要进行大量的三角函数运算，造成计算过于复杂，为数字处理器带来较大运算负担，不利于系统实现，限制了其实际应用。

另外，输入直流偏移会在所估计的电网同步信息中产生基波频率的周期波动，如果直接使用低通滤波器滤除，会严重恶化系统的动态响应性能。虽然有些方案中使用额外的积分器来对输入直流偏移进行在线估计，进而使用估计结果对输入直流偏移进行抵消。然而额外加入的直流偏移积分器会改变锁相环闭环系统结构，造成闭环控制参数设计困难，也间接降低了系统的动态性能。

发明内容

本发明的目的是为了克服三相电网电压存在不平衡、谐波和输入直流偏移时电网电压正负序分量无法准确在线估计的问题，提供了一种基于双增强型锁相环的电网电压正负序分量实时估计方法。

本发明的基于双增强型锁相环的电网电压正负序分量实时估计方法，包括在任一估计周期内依次执行的下列步骤：

步骤一、在当前估计周期的起始，采集三相电网电压u_a、u_b和u_c，将u_a、u_b和u_c相加求和后除以3，获得电网零序电压u₀，再将u_a、u_b和u_c分别减去u₀，获得消除电网零序电压的三相电网电压u_a1、u_b1和u_c1；

步骤二、将u_a1、u_b1和u_c1经过三相-两相静止坐标系变换，获得两相静止坐标系下的两相正交电网电压u_α和u_β；将u_α输入一号二阶带通滤波器、u_β输入二号二阶带通滤波器，分别获得滤波后的两相正交电网电压和

步骤三、将和分别减去上一估计周期中的电网电压负序分量的瞬时估计值y_α^-和y_β^-得到一对差值，并将该对差值作为一号增强型锁相环的输入信号，利用一号增强型锁相环得到当前估计周期中的电网电压正序分量；