组件数目、形状及尺寸 绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也 可能更为复杂。
[0039] 鉴于现有技术中存在的问题，本发明在SRF-PLL的基础上提出一种新方法，目的在 于抑制输入电压相角突跳变对锁相同步结果的负面影响，在不明显增加算法结构复杂度和 计算量的前提下，有效解决由于输入电网电压相角突跳变引起的锁相环同步输出信号长时 间振荡问题。
[0040] 请结合图2,在SRF-PLL中，PI控制器的实际输入ε和幅值输出V分别为：
[0041 ] ε =Va = UmS 111(0-07 ) =UmSin( Δ θ)
[0042] V= I Vd I = I UmCOsCB-B7 )
[0043]其中，θ和Um分别为输入参考信号的相角和幅值，θ'为PLL的输出相角。
[0044] 当Θ-Θ' e(〇，Ji/2]时，e>〇，Vd>〇,经PI调节后，θ'增大，ΔΘ减小，V向趋近于仏的方 向变化，彳艮快达到平衡点ΑΘ = 〇。当Θ-Θ' e(3i/2,3i]时，e>〇，Vd<〇,经PI调节后，θ'增大，Δ Θ减小，V向趋近于0的方向变化，将引起振荡。当Θ-Θ' e(ji，3V2]时，e<0，vd<0,经PI调节 后，θ'增小，ΔΘ增大，V向趋近于0的方向变化，将引起振荡。当Θ-Θ' e(3V2,23i]时，ε<〇，ν<1 >0,经PI调节后，θ'减小，ΔΘ增大，V向趋近于仏的方向变化，很快达到平衡点ΔΘ = 〇。
[0045] 结合上述分析，当vd<〇时，Δθ=θ -Θ将处于第2象限或第3象限，V向趋近于0的方 向变化，之后，A Θ进入第1象限或第4象限，V再向趋近于Um的方向变化，因此，必将引起振 荡。
[0046]请参见图3,为一种电网电压锁相同步过程中相位突变的抑制方法，该方法可以包 括以下实现步骤：
[0047]步骤S10,获取基于同步参考坐标系的锁相环的输出相角；
[0048]步骤S20，获取在所述锁相环的鉴相器中经Park变换得到的dq旋转参考坐标系下d 轴对应的电压分量值；
[0049 ]步骤S30，判断所述电压分量值的大小；
[0050]步骤S301，若所述电压分量值小于零，则对所述相角增加一个角度31，并予以输出； [0051 ]步骤S302，若所述电压分量值大于或等于零，则对所述相角不作改变，并直接予以 输出。
[0052] 通过上述图3中的方法，可以在检测到vd<0时，对压控振荡器的输出相角增加一 个角度I使相角误差进入第1象限或第4象限，从而快速达到平衡点；而检测到当Vd 2 0时， 则不用对压控振荡器的输出相角作额外改动，直接反馈用作坐标同步旋转角度即可。
[0053]应当理解，上述步骤S10-S302的顺序并非用于限定该方法实施顺序，只是为了便 于说明技术方案而设定的，例如，步骤SlO和步骤S20之间可以同时进行或者步骤S20在前实 施。
[0054] 进一步地，请再参见图4,为电网电压同步算法SRF-PLL中的一种相位突跳变抑制 装置的原理图，如图所示，相位突跳变抑制装置40包括相角相加单元401和相位校正单元 402,其中，相角相加单元401适于获取基于同步参考坐标系的锁相环的输出相角，对所述相 角增加一个角度π，并予以输出；相位校正单元402连接相角相加单元401，适于获取基于同 步参考坐标系的锁相环的输出相角和在锁相环的鉴相器中经Park变换得到的dq旋转参考 坐标系下d轴对应的电压分量值，在判断电压分量值小于零时将相角相加单元401的输出结 果予以输出，而在电压分量值大于或等于零时直接输出所述相角。
[0055]在具体实施中，可以将前述相位突跳变抑制装置40应用到现有基于同步参考坐标 系的锁相环中，从而得到一种新的锁相环，如图5所示。
[0056]具体地，为验证前述本发明方案的有效性，在图2给出的单相SRF-PLL基础上，以输 入参考信号的初始相角分别在第2、3象限为例来测试本算法的相位跟踪能力。其中，采用 SOGI作为正交信号发生器，其传递函数为：
[0059] 将SOGI的中心频率ω'设为314rad/s，系数k取为4.5。[0060] 锁相环对应的传递函数为：
[0057]
[0058]
[0061]
[0062] 其中
[0063] 取ω ^SHrad/s，ξ为0.707;同时将PLL控制器初始相角设为0。图6a和图6b给出 了参考信号初始相角为135°时的实验波形。如图所示，若不加相位突跳变抑制装置，则同步 时间约为4个周期(见图6a)，且PLL输出电压幅值有较大跌落，增加相位突跳变抑制装置后， 同步时间约为2个周期（见图6b)。图7a和图7b给出了参考信号初始相角为185°时的实验波 形。若不加相位突跳变抑制装置，则PLL输出会出现振荡情况（图7a )，增加相位突跳变抑制 装置后，同步时间约为2个周期（图7b)。对于参考信号相角随机突变的情况，显然与初始启 动阶段相角未知时一致。由此可见:通过新增相位突跳变抑制装置可以有效抑制相角突跳 变的影响，且不会增加额外的计算量。应当说明的是，在图6a、图6b、图7a及图7b中，Vref为 锁相环输入的参考电压波形，Vout为锁相环同步输出电压波形。
[0064] 显然，无论是三相系统的SRF-PLL算法还是单相系统的SRF-PLL算法，或者是非理 想电网工况的SRF-PLL算法，该方法都普遍适用。
[0065]综上所述，本发明针对基于同步参考坐标系锁相环算法(SRF-PLL)因输入电网电 压相角突跳变引起的输出振荡问题，提供一种新的抑制方法，通过在原有SRF-PLL算法的相 角反馈回路上新增一个相位突跳变抑制装置，SRF-PLL中Park变换输出的dq旋转参考坐标 系下分量Vd和SRF-PLL的输出相角θ'作为相位突跳变抑制装置的输入信号，相位突跳变抑 制装置的输出信号§作为Park变换的旋转角度，当检测到V d<0时，相位突跳变抑制装置的 输出信号§:=以+71，而当检测到￥<^〇时，相位突跳变抑制装置的输出信号§:=0'。本发明能 有效消除输入电压相角突跳变对锁相环输出结果的负面影响，且具有结构简单、计算量小、 响应速度快、通用性强、普遍适用于所有SRF-PLL算法等特点。所以，本发明有效克服了现有 技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
[0066]上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟 悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因 此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完 成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
【主权项】
1. 一种电网电压同步算法SRF-PLL中的相位突跳变抑制方法，其特征在于，所述抑制方 法包括： 获取基于同步参考坐标系的锁相环的输出相角；以及 获取在所述锁相环的鉴相器中经Park变换得到的dq旋转参考坐标系下d轴对应的电压 分量值，判断所述电压分量值的大小： 若所述电压分量值小于零，则对所述相角增加一个角度I并予以输出； 若所述电压分量值大于或等于零，则对所述相角不作改变，直接予以输出。2. -种电网电压同步算法SRF-PLL中的相位突跳变抑制装置，其特征在于，包括： 相角相加单元，获取基于同步参考坐标系的锁相环的输出相角，对所述相角增加一个 角度π，并予以输出； 相位校正单元，连接所述相角相加单元，获取基于同步参考坐标系的锁相环的输出相 角和在所述锁相环的鉴相器中经Park变换得到的dq旋转参考坐标系下d轴对应的电压分量 值，在判断所述电压分量值小于零时，将所述相角相加单元的输出结果予以输出，而在所述 电压分量值大于或等于零时直接输出所述相角。3. -种基于同步参考坐标系的锁相环，至少包括鉴相器、环路滤波器及压控振荡器，其 特征在于:在所述压控振荡器和鉴相器之间设置一相角反馈回路，且所述相角反馈回路包 括权利要求2所述的电网电压同步算法SRF-PLL中的一种相位突跳变抑制装置。
【专利摘要】针对电网电压同步算法SRF-PLL中电压相位突跳变的抑制问题，本发明提供一种新的解决方案，通过在原有SRF-PLL算法的相角反馈回路上新增一个相位突跳变抑制装置，SRF-PLL中Park变换输出的dq旋转参考坐标系下分量？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？？和SRF-PLL的输出相角作为相位突跳变抑制装置的输入信号，相位突跳变抑制装置的输出信号作为Park变换的旋转角度，当检测到时，相位突跳变抑制装置的输出信号，而当检测到时，相位突跳变抑制装置的输出信号，本发明能有效消除输入电压相角突跳变对锁相环输出结果的负面影响，且具有结构简单、计算量小、响应速度快、通用性强、普遍适用于所有SRF-PLL算法等特点。
【IPC分类】H03L7/085, H03L7/093, H03L7/08
【公开号】CN105591647
【申请号】CN201510979647
【发明人】文武松, 张颖超, 王璐, 张瑞伟, 詹天文, 杨贵恒
【申请人】中国人民解放军重庆通信学院
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2015年12月23日