一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法
【专利摘要】本发明公开了电网领域的一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，包括下列步骤：采样步骤：通过采样电路，采集三相电源线上的三相电压信号ua、ub、uc；第一坐标变换步骤：通过第一运算器对三相电源线上的三相电压信号ua、ub、uc进行C32变换，得到uα和uβ；第二坐标变换步骤：对uα和uβ再次进行C变换，得到up和uq；PI调节步骤：通过PI调节将uq调节至0,输出误差信号角频率ω；扰动角频率输入步骤：将误差信号角频率ω与一个扰动角频率ω1相加，得到锁相环的输出角频率ω*；积分步骤：输入锁相环的输出角频率ω*，对锁相环的输出角频率ω*进行积分计算，得到并输出锁相环输出相位θ*。其技术效果是：该锁相环方法稳定性高，跟踪速度快，锁相频率范围宽，能精确快速地跟踪电力系统中电压和电流的基波频率和相位信息。
【专利说明】一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电网领域的一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法。
【背景技术】
[0002]为实现无功补偿目的，获得电源侧电压的相位是首要任务。获得相位信息的方法有过零比较法、最小二乘法、小波分析法等多种方法。
[0003]过零比较法结构简单，实现较为容易，但动态响应速度慢，对畸变电压的抑制较差;
[0004]最小二乘法动态响应速度快，能准确地锁定正序电压的相位，但输入电压存在谐波时性能较差；
[0005]小波分析性能较好，但结构复杂，实现起来较为困难。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是为了克服现有技术的不足，提供一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，其稳定性高，跟踪速度快，锁相频率范围宽，能精确快速地跟踪电力系统中电压和电流的基波频率和相位信息。
[0007]实现上述目的的一种技术方案是:一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，包括下列步骤:
[0008]采样步骤:通过采样电路，采集三相电源线上的三相电压信号ua、Ub、Uc;；
[0009]第一坐标变换步骤:通过第一运算器对三相电源线上的三相电压信号ua、Ub、Uc;进行C32变换，得到Ua和U0 ;
[0010]第二坐标变换步骤:对Ua和U0再次进行C变换，得到Up和Uq ；
[0011]PI调节步骤:通过PI调节将Uq调节至0，输出误差信号角频率ω ；
[0012]扰动角频率输入步骤:将误差信号角频率ω与一个扰动角频率O1相加，得到锁相环的输出角频率ω* ;
[0013]积分步骤:输入锁相环的输出角频率ω *，对锁相环的输出角频率ω*进行积分计算，得到并输出锁相环输出相位Θ*。
[0014]进一步的，所述积分步骤后还包括对误差信号角频率ω清零的清零步骤。
[0015]再进一步的，所述清零步骤进行的频率为一个工频一次。
[0016]进一步的，所述第二坐标变换步骤与所述PI调节步骤之间设有滤波步骤，使用三阶契比雪夫滤波器滤除三相电源线上的三相电压信号ua、Ub, Uc中的零序分量，负序分量和高次谐波。
[0017]进一步的，扰动角频率O1等于三相电源线上的三相电压信号Ua、ub, Uc的基波的角频率。
[0018]采用本发明的一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，即通过顺序进行的采样步骤、第一坐标变换步骤、第二坐标变换步骤、PI调节步骤、扰动角频率输入步骤和积分步骤得到并输出锁相环输出相位Θ*的用于动态电压无功补偿的锁相环方法。其技术效果是:采用闭环控制，稳定性高，跟踪速度快，暂态响应时间小于0.03s，锁相频率范围宽，约45Hz-55Hz,能精确快速地跟踪电力系统中电压和电流的基波频率和相位信息，从而提供动态电压无功补偿所需的倍频信号和过零信号。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1为一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法的第一实施例的流程图。
[0020]图2为一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法的第二实施例的流程图。
【具体实施方式】
[0021 ] 请参阅图1，本发明的发明人为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体地实施例，并结合附图进行详细地说明:
[0022]第一实施例
[0023]本发明的一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，包括下列步骤:
[0024]采样步骤:通过电压采集电路，采集三相电源线上的三相电压信号ua、llb、Uc;。
[0025]若三相电源线上三相电压信号中仅含三相基波正序，则设输入三相电压信号可以
表示为:
[0026]
【权利要求】
1.一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，包括下列步骤: 采样步骤:通过采样电路，采集三相电源线上的三相电压信号ua、Ub、Uc;； 第一坐标变换步骤:通过第一运算器对三相电源线上的三相电压信号ua、Ub, Uc进行C32变换，得到Ua和U0 ; 第二坐标变换步骤:对Ua和U0再次进行C变换，得到Up和u,； PI调节步骤:通过PI调节将Uq调节至O，输出误差信号角频率ω ； 扰动角频率输入步骤:将误差信号角频率ω与一个扰动角频率O1相加，得到锁相环的输出角频率ω* ； 积分步骤:输入锁相环的输出角频率ω *，对锁相环的输出角频率ω*进行积分计算，得到并输出锁相环输出相位Θ *。
2.根据权利要求1所述的一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，其特征在于:所述积分步骤后还包括对误差信号角频率ω清零的清零步骤。
3.根据权利要求2所述的一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，其特征在于:所述清零步骤进行的频率为一个工频一次。
4.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，其特征在于:所述第二坐标变换步骤与所述PI调节步骤之间设有滤波步骤，使用三阶契比雪夫滤波器滤除三相电源线上的三相电压信号ua、ub, uc中的零序分量，负序分量和高次谐波。
5.根据权利要求1至3中任意一项所述的一种用于动态电压无功补偿的锁相环方法，其特征在于:扰动角频率O1等于三相电源线上的三相电压信号ua、ub、u。的基波的角频率。
【文档编号】H03L7/08GK103647550SQ201310573330
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】朱钦, 钱军, 严震平, 顾皓亮, 刘潇洋, 朱莹, 张俊超 申请人:国网上海市电力公司, 上海聚动交能电气电子有限公司