专利名称：同步信号获取系统及方法
技术领域：
本发明涉及电力电子与电力传动领域，特别涉及一种同步信号获取系统及方法。
背景技术：
在电力电子与电力传动装置(如PWM整流器、逆变器，交流电动机)控制器设计 中，为简化控制器设计及实现，通常在两相同步旋转dq坐标系设计各种控制器，则需将三 相坐标系中的量通过旋转变换矩阵变换到两相同步旋转dq坐标系中，或将两相同步旋转 dq坐标系中的量通过旋转变换逆矩阵变换到三相坐标系中。在旋转变换矩阵中需要与电源 的同步信号sincot、COScot及ω (ω为电源角频率)，因此，同步信号的获取的是否准确对 控制器的设计有很大影响，亦影响电力电子与电力传动装置的性能。大多数电力电子与电力传动装置的控制器是在两相同步旋转dq坐标系进行设计 的，利用锁相环PLLphase Lock Loop,PLL)获取同步信号。传统的I3LL有基于过零检测、静 止坐标系及同步旋转坐标系三类；过零检测类PLL是最简单的一种，但在频率变化或电压 凹陷时性能变差；静止坐标系类PLL在不平衡电压条件下不能进行精确相位跟踪；同步旋 转坐标系类PLL在不正常的电网条件下性能较好，但在不平衡电网条件下性能变差。锁相 环一般由鉴相器、环路滤波器和振荡器构成，滤波器采用低通滤波器LPF(L0W PassFilter, LPF)、陷波滤波器来获取电网的幅角信息；但采用上述滤波器会带来很大的滞后，产生一定 的稳态误差；且滤波器算法复杂，影响了检测系统的动态响应速度。当电网不平衡或含有谐 波、电网频率在50Hz附近波动时，传统的PLL很难保证相位的同步和精度。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种可获取高精度同步信号的同步信号获取系统及方 法。根据本发明的一个方面，提供一种同步信号获取系统包括相线变换模块，将三相 相电压变换成三相线电压Uuv、uvw, Uwu ；3/2变换模块，将所述三相线电压uuv、u 、Uwj变成两 相静止α β坐标系中线电压ula、uie ；带通滤波器，滤去电网的扰动信号，获取与电网同频 率的正弦波，并保证输出信号与输入信号同相位；线相变换模块，将两相静止坐标系中的线 电压ula、uie变成两相静止坐标系中的相电压ua、ue ；及信号产生模块，基于两相静止坐标 系中的相电压ua、ue得到同步信号sincot、coscot。根据本发明的另一个方面，还提供一种同步信号获取方法包括将三相相电压变换成三相线电压uuv、u 、Uwu ；将所述三相线电压uuv、Uvw、Uwu变成两相静止α β坐标系中线电压Ula、U10 ；滤去电网的扰动信号，获取与电网同频率的正弦波，并保证输出信号与输入信号 同相位；将两相静止坐标系中的线电压Ula、U10变成两相静止坐标系中的相电压Ua，U0 ； 及
基于两相静止坐标系中的相电压Ua，U0得到同步信号Sincot、COScot。本发明提供的同步信号获取系统和方法，由于采用线相变换和相线变换可在电网 不平衡或存在扰动时，实现高性能同步信号的提取。另外，带通滤波器的输出与输入无相 移，滤波性能好。
图1是本发明实施例提供的同步信号获取系统的结构框图；图2是本发明实施例提供的同步信号获取方法的流程示意图；图3是本发明实施例提供的电网不平衡时三相电压的波形示意图；图4是本发明实施例提供的在电网不平衡时获取的同步信号的波形示意图；图5是本发明实施例提供的加入扰动(t点)时三相电压的波形示意图；图6是本发明实施例提供的加入扰动(t点)时获取的同步信号的波形示意图。
具体实施例方式如图1所示，本发明实施例提供的本发明实施例提供的同步信号获取系统包括相 线变换模块101、3/2变换模块102、带通滤波器103、线相变换模块104、信号产生模块105 及频率自适应控制器106。其中，相线变换模块101将相电压变换成三相线电压uuv、u , Uwu,若能测得三相相 电压，由下式算得线电压
权利要求
1. 一种同步信号获取系统，其特征在于，包括 相线变换模块，将三相相电压变换成三相线电压Uuv、Uvw, Uwj ；3/2变换模块，将所述三相线电压uuv、uvw、uwu变成两相静止α β坐标系中线电压ula、丄10带通滤波器，滤去电网的扰动信号，获取与电网同频率的正弦波，并保证输出信号与输 入信号同相位；线相变换模块，将两相静止坐标系中的线电压Ula、U10变成两相静止坐标系中的相电 压ua、u0 ；及信号产生模块，基于两相静止坐标系中的相电压Ua、ue得到同步信号Sinco t、C0S cot。
2.根据权利要求1所述的同步信号获取系统，其特征在于，还包括频率自适应控制器，向所述带通滤波器输出电网角频率ω和保证带通滤波器性能不 变所需的品质因数Q。
3.根据权利要求1所述的同步信号获取系统，其特征在于，所述相电压变换成三相线 电压Uuv>Uwu 是(U Λ UVη -ι ο)hi将三相相电压通过U VW-0 1 -1wV变换成三相线电压Uuv、Uvw,ViWU )v-i ο ι,Uu、Uv > Uw 为三相相电压。
4.根据权利要求1所述的同步信号获取系统，其特征在于，所述将所述三相线电压uuv、 UfUwu变成两相静止α β坐标系中线电压Ula、U10是将所述三相线电压uuv、uvw, Uwu通过UUI β\ U I O J二 Muvw I α β(u 、U VU\U W U J变成两相静止α β坐标系中线电压Ula、U13 ；其中，所述Muwa3是三相线电压变成两相静止α β坐标系中电压的等量变换矩阵；所述Muvw / α β1_ ~3O2 22 2所述Ultl为零序电压。
5.根据权利要求1所述的同步信号获取系统，其特征在于，所述保证输出信号与输入 信号同相位是通过让所述带通滤波器的中心角频率Qci实时跟踪电网角频率ω而实现的。
6.根据权利要求1所述的同步信号获取系统，其特征在于，所述将两相静止坐标系中的线电压Ula、U10变成两相静止坐标系中的相电压Ua，U0是通过·
7.根据权利要求1所述的同步信号获取系统，其特征在于，所述基于两相静止坐标系中的相电压Ua、Up得到同步信号sin cot、cos COt是通过-
8.根据权利要求2所述的同步信号获取系统，其特征在于，所述向所述带通滤波器输 出电网角频率ω和保证带通滤波器性能不变所需的品质因数Q包括当电网角频率ω不等于所述带通滤波器的中心角频率Coci时，根据sincot信号，计算 sin ω t的周期Τ，从而得到ω = 2 π/Τ、电网频率f = 1/Τ ；用计算得到的ω更新所述带通 滤波器的中心频率Qci;计算频率偏差Af = 50-f，利用ρ = a计算带通滤波器新的品质因数Q，并进行品质因数Q的更新。
9.一种同步信号获取方法，其特征在于，包括 将三相相电压变换成三相线电压Uuv、Uvw, Uwj ；将所述三相线电压uuv、uvw、um变成两相静止α β坐标系中线电压ula、uie ； 滤去电网的扰动信号，获取与电网同频率的正弦波，并保证输出信号与输入信号同相位；将两相静止坐标系中的线电压Ula、U10变成两相静止坐标系中的相电压Ua，U0 ；及 基于两相静止坐标系中的相电压Ua，U0得到同步信号Sincot、coson。
10.根据权利要求1所述的同步信号获取方法，其特征在于，还包括向所述带通滤波器输出电网角频率和保证带通滤波器性能不变所需的品质因数Q。
全文摘要
本发明公开了同步信号获取系统及方法。所述系统包括相线变换模块、3/2变换模块、带通滤波器、线相变换模块及信号产生模块。所述方法包括将三相相电压变换成三相线电压、、；将所述三相线电压、、变成两相静止坐标系中线电压、；滤去电网的扰动信号，获取与电网同频率的正弦波，并保证输出信号与输入信号同相位；将两相静止坐标系中的线电压、变成两相静止坐标系中的相电压，；及基于两相静止坐标系中的相电压，得到同步信号、。本发明提供的同步信号获取系统和方法，由于采用线相变换和相线变换可在电网不平衡或存在扰动时，实现高性能同步信号的提取。另外，带通滤波器的输出与输入无相移，滤波性能好。
文档编号H03H7/09GK102142825SQ20111009727
公开日2011年8月3日 申请日期2011年4月19日 优先权日2011年4月19日
发明者王久和 申请人:北京信息科技大学