一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，在本发明公开的方法中，为保证单相并网逆变器能获得良好的性能，在实现软件锁相的同时，能获得快速的频率响应和准确的锁相偏差，关键在于准确产生β信号量，然后通过dq变换得出的q轴分量，通过PI调节使其输出为零，调节的输出量控制频率，达到锁相目的。利用旋转方向相反的两组派克变换，将变换结果进行正负零序交叉解耦，为消除在单相系统中的噪声干扰，加入移相90度的正交虚拟量到系统中进行反馈调节，从而使锁相得出的q轴分量更加准确，响应速度更快。
【专利说明】一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法
【技术领域】
[0001]本发明公开了一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，涉及并网逆变器系统控制领域。
【背景技术】
[0002]在电力电子变换装置中，单相并网逆变器能够将电能回馈到电网，它具有直流电压稳定，输出电流正弦化，电网能量馈送等优点，在太阳能、风能、储能等可再生能源的利用中得到广泛的应用。
[0003]对电网电压或电流相位信息的准确获取对各种并网逆变器的稳态、动态性能以及安全运行具有重要影响，在一些特殊的应用下，为了获得更为卓越的控制性能，还需要测量电网电压或电流的幅值。锁相环技术被广泛用于电力电子系统中，以获取输入信号相位。
[0004]为达到优良的锁相控制功能，在三相并网逆变器系统中已经提出了很多锁相方法，得到了很好的应用，并在此基础上提出了单相锁相的方法。在进行dq无功解耦变换前，需要2个正交的信号量，但在单相系统中，获得的信号量只有单相电压值，无法提供和其正交的信号量，故此提出了很多生成正交虚拟量方法，包含延时或移相90度、对单相输入信号进行微分，反派克变换、二阶通用积分器PLL等都致力于获取准确的正交虚拟信号。但都在一定程度上存在这无法快速响应频率变化以及对噪声的处理不够得当，从而影响最终的锁相效果。
[0005]中国专利CN101291150公开了 “采用软件实现单相锁相环的方法”，它针对单相并网逆变器通过基于瞬时无功理论，通过延时90度相位角产生正交虚拟信号，得出的α、β量通过瞬时无功的dqO变换出的q轴分量的输出进行PI调节，以PI调节环的输出进行频率校正，从而实现锁相技术，保持和电网同频。但这种方法从原理上就存在动态响应慢的问题，从而使得在输入信号频率快速变换时，无法保证准确获取相位移动信息，来跟踪锁相。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是:针对现有技术的缺陷，提供一种控制精度高，锁相速度快，抗干扰能力强的单相并网逆变器的软件锁相控制方法。在本发明公开的方法中，为保证单相并网逆变器能获得良好的性能，在实现软件锁相的同时，能获得快速的频率响应和准确的锁相偏差，关键在于准确产生β信号量，然后通过dq变换得出的q轴分量，通过PI调节使其输出为零，调节的输出量控制频率，达到锁相目的。利用旋转方向相反的两组派克变换，将变换结果进行正负零序交叉解耦，为消除在单相系统中的噪声干扰，加入移相90度的正交虚拟量到系统中进行反馈调节，从而使锁相得出的q轴分量更加准确，响应速度更快。
[0007]本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
[0008]一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，具体步骤如下:
[0009]步骤一、采集当前电网侧的单相电压，得到电压正弦波形的瞬时值，通过滤波算法优化所述电压正弦波形的瞬时值；
[0010]步骤二、将优化后的电压正弦波形瞬时值作为派克变换的横轴输入分量，将派克变换的纵轴输入分量置为零，依次经过正、负序派克变化得到正、负序dq分量；
[0011]步骤三、对正、负序dq分量进行交叉解耦运算，分解出电压的有功分量和无功分
量，得出结果如下:
[0012]
【权利要求】
1.一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，其特征在于，具体步骤如下:步骤一、采集当前电网侧的单相电压，得到电压正弦波形的瞬时值，通过滤波算法优化所述电压正弦波形的瞬时值； 步骤二、将优化后的电压正弦波形瞬时值作为派克变换的横轴输入分量，将派克变换的纵轴输入分量置为零，依次经过正、负序派克变化得到正、负序dq分量；步骤三、对正、负序dq分量进行交叉解耦运算，分解出电压的有功分量和无功分量，得出结果如下:
2.如权利要求1所述的一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，其特征在于，步骤二中使用的派克变换矩阵为:
3.如权利要求1所述的一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，其特征在于，步骤四中虚拟量的具体表达形式为:
4.如权利要求1所述的一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，其特征在于，步骤五中dq变换矩阵的横轴输入分量的具体表达形式为:α() = Up cos(a>t + φ) dq变换矩阵的纵轴输入分量虚拟量的具体表达形式为:
5.如权利要求1所述的一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，其特征在于，步骤六中滑动加权合成运算的具体运算公式为: =k^ + kA si奶
k\k2' R^k2' 其中，k1； k2为滑动比例系数，同时k1; k2的取值满足赫尔韦兹多项式条件b0为初值，通过极点配置的方法获得滑动加权合成运算的输出值。
6.如权利要求1所述的一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，其特征在于:步骤一中，所述滤波算法为滑动平均值滤波算法。
7.如权利要求1所述的一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，其特征在于:步骤四的相频特性公式中，对应50Hz的工频信号，b的取值为314，c的取值为O。
8.如权利要求1所述的一种基于无功补偿的滑动加权单相软锁相方法，其特征在于，步骤七中，当前的锁相频率值的具体计算公式为: 锁相频率值=偏差量+基准量； 偏差量=(PI调节的输出量+314) /5 ； 基准量=5 0Hz。
【文档编号】H03L7/08GK103490772SQ201310463000
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月30日 优先权日:2013年9月30日
【发明者】郭多文, 徐进, 刘伟, 孙善勤 申请人:中船重工鹏力（南京）新能源科技有限公司