[发明专利]一种消除二倍频分量影响的单相锁相环

说明书

本发明公开了一种消除二倍频影响的单相锁相环，包括消除二倍频的鉴频模块与相角估计模块。所述二倍频消除鉴频模块通过数学处理产生一个无二倍频影响的鉴频信号，再将该鉴频信号输入到含PI控制和积分器的相角估计模块中，通过相角估计模块对锁相环的实时相角进行估计。本发明的锁相环设计了鉴频模块与相角估计模块，达到了消除锁相环稳态时二倍频分量对锁相结果的影响，同时保证了锁相环动态响应的性能。本发明用于非理想电网条件下的在线准确估计。

技术领域

本发明属于电气工程电力电子技术领域，涉及一种自适应并网变流器单相软锁相环，尤其是一种基于正交信号发生的电网电压软锁相环。

背景技术

由于电力电子接口在电网中数量激增，电网内的谐波以及直流偏移将更容易地干扰电能变换时的同步。因此，准确获取非理想电网状态下的同步信息具有重要的工程价值。其中，锁相环技术是获取电网同步信息的技术之一。

现有技术中，采用硬件单相锁相环会使成本提升，在电网过零点使会产生误判现象。软件实现的锁相环较为容易实现，其中比较容易实现的有基于二阶广义积分和基于延时模块产生正交信号以辅助鉴频的锁相环技术。但是基于二阶广义积分的锁相环的计算量较大，而基于延时模块在信号频率发生偏移时，锁相环进入锁相的稳态后的会有较大的二次波动，不利于同步信息的检测。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提出一种消除二倍频分量影响的单相锁相环。改进了传统基于延时信号在锁相稳态时二倍频分量对电网电压锁相结果的影响，并提升了锁相环动态响应的快速性。

本发明提供的单相锁相环，包括：设计消除二倍频的鉴频模块。输入信号进入消除二倍频的鉴频模块后可以输出一个无二倍频分量影响的鉴频信号。设计相角估计模块。将PI控制模块中积分器处理后的信号和整个相角估计模块的输出信号输入到二倍频消除鉴频模块中。所述的单相锁相环实现方法，按照如下的步骤：

步骤1，根据工程条件确定锁相环选择阻尼系数ζ，为锁相环的工作带宽ω_n，代入公式中确定比例积分器的工作参数。具体地，通过以下的数学公式确定k_p、k_i参数

步骤2，对采样得到的单相电网电压进行标幺，并将标幺结果送入消除二倍频的鉴频模块1进行计算。

步骤3，将鉴频模块1的输出信号v_pq输入相角估计模块2中进行计算。

步骤4，将相角估计模块2中积分器的输出量Δω_o和相角估计模块输出的相角估计值θ_o作为反馈量送入消除二倍频的鉴频模块1中。

本发明的具体结构与原理如下：

一种消除二倍频分量影响的单相锁相环,包括2个模块：消除二倍频的鉴频模块1和相角估计模块2。所述消除二倍频的鉴频模块1，负责将输入信号进入消除二倍频的鉴频模块后可以输出一个无二倍频分量影响的鉴频信号。所述相角估计模块2，负责将 PI控制模块中积分器处理后的信号和整个相角估计模块的输出信号输入到二倍频消除鉴频模块中。

使用时，系统的输入信号v_i(t)输入消除二倍频的鉴频模块1。经过消除二倍频的鉴频模块1处理后所获得并输出的任意频率下不含二倍频分量的信号v_dq(t)传递至相角估计模块2。

相角估计模块2中比例积分控制器中积分环节输出的计算量Δω_o，用于估计输入频率的变化，该数值反馈至消除二倍频的鉴频模块1。

进一步说，所述的二倍频消除鉴频模块1产生一个无二倍频影响的鉴频信号。然后将该鉴频信号输入到含PI控制和积分器的相角估计模块中，通过相角估计模块2的计算实现对锁相环的实时相角进行估计的功能。