、PA服变换及鉴相环节：
[0056]之所W会产生负序分量，是由于柔性直流输入系统中的网侧出现故障，影响锁相 环的测量精度，故只将正序分量应用于锁相环。所W，如图4所示，基于PARK变换，利用公式 (3) 将分量^c_alf和化c_beta中的正序分量从两相静止坐标系变换到两相旋转坐标系，从 而得到网侧电压的DQ分量，即化c_pos_q，表达式如下：
C3)
[0化引然后，根据鉴相原理，通过控制化c_pos_q= 0来实现相位的实时跟踪。然后，利用 锁相环中的PI控制器对化0_口03_9进行调节，输出得到频率误差delt_f;然后频率误差 delt_f按照Ts进行周期性输出。
[0059] 步骤(五）、计算电压相位的测量值：
[0060] 如图4所示，利用步骤（四）中求得的delt_f与基准频率相加得到实时频率测量值； 然后，经过积分环节得到采集电压的相位测量值0，并利用CORDIC坐标旋转数字计算方法计 算算采集电压相位的正余弦sin0和cos0(即所需要得到的系统相位电压的信息），并按照Ts 进行周期性输出。
[0061] 本实施例中的鉴相原理和CORDIC算法均为现有技术，其具体工作原理故不再运里 寶述。
[0062] 本实施例中还提取了基于FPGA锁相环，通过在可编程口阵列FPGA上实现本实施例 方法的全部功能。该锁相环依次由采样环节模块、CLA服变换模块、正负序分离模块、PA服变 换模块、鉴相环节模块和正余弦函数模块组成，具体如下：
[0063] 1)采样环节模块:用于采集柔性直流输电系统中网侧电压；
[0064] 2)CLARK变换模块:如图2所示，将采集的电压转换成两相静止坐标系的分量电压 Uac_alf和Uac_beta;
[00化]3)正负序分离模块:如图3所示，利用延时寄存器对分量电压化c_alf和化c_beta分别延时四分之一基波周期，进而得到电压化c_alf_l和化c_beta_l;然后，根据求取的分 量电压Uac_alf和Uac_beta、W及电压Uac_alf_^RUac_beta_l，提取分量电压Uac_alf和 ^c_beta的正负序分量；
[0066] 4)PA服变换模块:如图4所示，对负序分量^c_pos_alf和化c_pos_beta进行坐标 变换；
[0067] 5)鉴相环节模块:如图4所W，将通过负序分量化c_pos_alf和化c_pos_beta进行 坐标变换后得到的电压值，依据鉴相原理通过锁相环输出频率误差delt_f;
[0068] 6)正余弦函数模块:如图5所示，利用频率误差delt_f即可得到采集电压相位的正 余弦结果sin目和COS白。
[0069] 在本发明给出的思路下，采用对本领域技术人员而言容易想到的方式对上述实施 例中的技术手段进行变换、替换、修改，并且起到的作用与本发明中的相应技术手段基本相 同、实现的发明目的也基本相同，运样形成的技术方案是对上述实施例进行微调形成的，运 种技术方案仍落入本发明的保护范围内。
【主权项】
1. 基于FPGA的锁相方法，其特征在于，步骤如下： 步骤1，采集柔性直流输电系统中网侧电压，将采集的电压转换成两相静止坐标系的分 量电压 Uac_alf 和 Uac_beta; 步骤2，根据求取的分量电压Uac_alf和Uac_beta，提取分量电压Uac_alf和Uac_beta的 正负序分量； 步骤3,对提取的分量电压Uac_alf和Uac_beta的正序分量进行坐标变换，得到所述正 序分量对应的D分量和Q分量，并依据鉴相原理将Q分量通过锁相环输出得到频率误差delt_ f，利用频率误差delt_f即可得到采集电压相位值Θ，进而计算该Θ的正余弦结果sin0和cos θ〇2. 根据权利要求1所述的基于FPGA的锁相方法，其特征在于，步骤1中采集的电压转换 成分量电压的表达式如下：其中，UacYA_t、UacYB_i^PUacYC_t为采集电压的各相电压值;Uac_alf和Uac_beta为分 量电压。3. 根据权利要求1所述的基于FPGA的锁相方法，其特征在于，步骤2中利用延时寄存器 对分量电压Uac_alf和Uac_beta分别延时四分之一基波周期，进而得到电压Uac_alf_]^P Uac_beta_l;然后，根据求取的分量电压Uac_alf和Uac_beta、以及电压Uac_alf_]^PUac_ beta_l，提取分量电压Uac_alf和Uac_beta的正负序分量，表达式如下：其中，Uac_pos_alf和Uac_neg_alf分别为分量电压Uac_alf的正序分量和负序分量； Uac_pos_beta和Uac_neg_beta分别为分量电压Uac_beta的正序分量和负序分量。4. 根据权利要求3所述的基于FPGA的锁相方法，其特征在于，步骤3中对正序分量Uac_ pos_alf和Uac_pos_beta从两相静止坐标系转换到两相旋转坐标系得到所述正序分量对应 的D分量和Q分量，表达式如下：其中，Uac_pos_dS所述正序分量对应的D分量;Uac_pos_qS所述正序分量对应的Q分 量。5. 根据权利要求1所述的基于FPGA的锁相方法，其特征在于，所述步骤3中，利用频率误 差delt_f与采集电压的基准频率相加得到实时频率测量值，然后，根据频率测量值计算得 出采集电压的相位测量值θ。6. 基于FPGA的锁相环，其特征在于，该锁相环依次由采样环节模块、CLARK变换模块、正 负序分离模块、PARK变换模块、鉴相环节模块和正余弦函数模块组成，如下： 1) 采样环节模块:用于采集柔性直流输电系统中网侧电压； 2. CLARK变换模块:将采集的电压转换成两相静止坐标系的分量电压Uac_alf和Uac_ beta； 3) 正负序分尚模块:根据求取的分量电压Uac_alf和Uac_beta，提取分量电压Uac_alf 和Uac_beta的正负序分量； 4. PARK变换模块:对提取的分量电压Uac_alf和Uac_beta的正序分量进行坐标变换，得 到所述正序分量对应的D分量和Q分量； 5) 鉴相环节模块:依据鉴相原理将Q分量通过锁相环输出得到频率误差delt_f; 6) 正余弦函数模块:利用频率误差delt_f即可得到采集电压相位值Θ，进而计算该Θ的 正余弦结果sinQ和cosQ。7. 根据权利要求6所述的基于FPGA锁相环，其特征在于，所述的CLARK变换模块中，采集 的电压转换成分量电压的表达式如下：其中，UacYA_t、UacYB_^PUacYC_t为采集电压的各相电压值;Uac_alf和Uac_beta为分 量电压D8. 根据权利要求6所述的基于FPGA锁相环，其特征在于，所述的CLARK变换模块中，利用 延时寄存器对分量电压Uac_alf和Uac_beta分别延时四分之一基波周期，进而得到电压 Uac_alf j和Uac_beta_l;然后，根据求取的分量电压Uac_alf和Uac_beta、以及电压Uac_ alf_]^PIUac_beta_l，提取分量电压Uac_alf和Uac_beta的正负序分量，表达式如下：其中，Uac_pos_alf和Uac_neg_alf分别为分量电压Uac_alf的正序分量和负序分量； Uac_pos_beta和Uac_neg_beta分别为分量电压Uac_beta的正序分量和负序分量D9. 根据权利要求8所述的基于FPGA锁相环，其特征在于，根据所述的PARK变换模块中， 正序分量Uac_pos_alf和Uac_pos_beta从两相静止坐标系转换到两相旋转坐标系得到所述 正序分量对应的D分量和Q分量，表达式如下：其中，Uac_pos_dS所述正序分量对应的D分量;Uac_pos_qS所述正序分量对应的Q分 量。10.根据权利要求6所述的基于FPGA锁相环，其特征在于，所述的正余弦函数模块中利 用频率误差delt_f与采集电压的基准频率相加得到实时频率测量值Θ。
【专利摘要】本发明涉及基于FPGA的锁相方法及其锁相环，采集柔性直流输电系统中网侧电压，将采集的电压转换成两相静止坐标系的分量电压Uac_alf和Uac_beta；根据求取的分量电压Uac_alf和Uac_beta，提取分量电压Uac_alf和Uac_beta的正负序分量；然后，对提取的分量电压Uac_alf和Uac_beta的正序分量进行坐标变换，得到所述正序分量对应的D分量和Q分量，并依据鉴相原理将Q分量通过锁相环输出得到频率误差delt_f，利用频率误差delt_f即可得到采集电压相位值θ，进而计算该θ的正余弦结果sinθ和cosθ。本发明并利用正序分量的计算锁相环的电压相位，很好的改善了锁相环自己算的准确度，使得锁相环通过本发明的实现方法具有动态响应速度快，稳态误差小等优点。
【IPC分类】H03L7/085
【公开号】CN105429629
【申请号】CN201510905740
【发明人】张群, 郝俊芳, 王柏恒, 严兵, 赵倩, 陈朋
【申请人】许继电气股份有限公司, 许继集团有限公司, 国家电网公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年12月9日