基于双带通滤波器结构的2倍频锁相方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种基于双带通滤波器结构的2倍频锁相方法，属于锁相环节及逆变 器电流型并网领域。
【背景技术】
[0002] 锁相环应用于逆变器电流型并网环节中。电流型并网需要使电流与电网电压同频 同相，电网电压不平衡条件下，通过对电压正、负序分量的提取，利用SRF-PLL对其进行锁 相，从而获得正、负序电压幅值、相位和频率。电网电压正、负序分量的提取方法有对称分量 法，双旋转坐标系（DDSRF)法，延迟法，DSOGI法等。虽然这些锁相方法性能都很好，但都是 对电网电压角频率进行锁相的。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为提高现有电网电压正、负序分量提取及锁相速度，提出一种新 型电网电压2倍频锁相方法，该方法能够有效提高正序或负序分量的锁相速度，且具有良 好的动态和稳态响应。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
[0005] 建立两个新的变换矩阵T+'和T_'，用于提取电网电压正序分量产生的2倍频波 动和负序分量产生的2倍频波动I、vq:，而后利用带通滤波器进行2倍频分量的 提取，在对2倍频分量进行准确锁相的同时，电网电压正序或负序分量的相位也被准确锁 定。
[0006] 基于双带通滤波器结构的2倍频锁相方法，包括以下步骤：
[0007] (1)三相电网电压在abc坐标系下表示为va、vb、v。，经Clark变换，得到va、vp;
[0008] (2)此处建立两个新的变换矩阵T+'和T_'，用于提取电网电压正序分量产生的2 倍频波动\\，和负序分量产生的2倍频波动4、vq:;
[0009] (3)将义、\两个信号分别使用带通滤波器，滤去谐波和直流量，得到一组对称 的正交信号，该正交信号的幅值为电网电压正序分量的幅值，频率为电网电压正序分量频 率的2倍；
[0010] (4)将步骤3得到的正交信号进行Park变换，得到V〗、<，通过控制vq+=0,提取 电网电压正序分量幅值及正序2倍频分量相偵;
[0011] (5)2倍频锁相环中积分部分的一半，即为电网电压正序分量的相位A电网电压 正序分量的频率亦可得到；
[0012] (6)负序分量的提取方法只需将4、V代入步骤3,并依次向下进行即可。
[0013] 作为优选，电网电压含有其他次谐波时，提取该谐波交流量，经带通滤波后，即可 对该谐波分量进行锁相。
[0014] 作为优选，提取2倍频正交分量时，采用正交发生器对提取的vd:或vq:进行正交发 生。
[0015] 本发明的有益效果在于：
[0016] 本发明可以提高正负序分量幅值、相位和频率的检测速度及精度。在新能源并网 和需要快速提取正、负序分量的场合，具有一定的工程应用价值。
【附图说明】
[0017] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018] 图1为基于双带通滤波器结构的2倍频锁相环结构原理图。
【具体实施方式】
[0019] 如图1所示，三相电网电压表示为va、vb、v。，经Clark变换后，得到va、vp。使用新 建立的变换矩阵T+'提取电网电压正序分量产生的2倍频波动将这两个信号分 别利用带通滤波器，滤去谐波和直流量，得到一组对称的正交信号，该正交信号的幅值为电 网电压正序分量的幅值，频率为电网电压正序分量频率的2倍。将这组正交信号进行Park 变换，得到vd+、<，通过控制< =0,对该2倍频交流量进行锁相，输出相位为M，并提取电 网电压正序分量幅值vd+，2倍频交流量的锁相部分与传统的SRF-PLL-致，只是锁相角的频 率为工频的2倍。电网电压正序分量的相角冷，其实为锁相环节中积分部分输出的一半。至 此，电网电压正序分量的相角、幅值和频率全部求出。
[0020] 当对电网电压负序分量进行锁相时，需要提取负序分量产生的2倍频波动 %、此时只需将变换矩阵T+'变为T_'即可。
[0021] 以上公开的仅为本专利的具体实施例，但本专利并非局限于此，对于本领域的普 通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，做出的变形应视为属于本发明保护范围。
【主权项】
1. 基于双带通滤波器结构的2倍频锁相方法，应用于电网电压不平衡状态下正、负序 分量幅值、相位和频率的提取，其特征在于包括以下步骤： (1) 三相电网电压在abc坐标系下表示为va、vb、v。，经Clark变换，得到va、; (2) 此处建立两个新的变换矩阵T' +和T' _，用于提取电网电压正序分量产生的2倍 频波动\，和负序分量产生的2倍频波动4、乂 = (3) 将\两个信号分别使用带通滤波器，滤去谐波和直流量，得到一组对称的正 交信号，该正交信号的幅值为电网电压正序分量的幅值，频率为电网电压正序分量频率的2 倍； (4)将步骤3得到的正交信号进行Park变换，得到vd+、<，通过控制\ =0,提取电网 电压正序分量幅值及正序2倍频分量相位2d; (5) 2倍频锁相环中积分部分的一半，即为电网电压正序分量的相位d,电网电压正序 分量的频率亦可得到； (6) 负序分量的提取方法只需将4、4代入步骤3,并依次向下进行即可。
2. 根据权利要求1所述的基于双带通滤波器结构的2倍频锁相方法，其特征在于：电 网电压含有其他次谐波时，提取该谐波交流量，经带通滤波后，即可对该谐波分量进行锁 相。
3. 根据权利要求1所述的基于双带通滤波器结构的2倍频锁相方法，其特征在于：提 取2倍频正交分量时，采用正交发生器对提取的\或\进行正交发生。
【专利摘要】本发明公开了一种基于双带通滤波器结构的2倍频锁相方法，应用于电网电压不平衡状态下正、负序分量幅值、相位和频率的提取，建立两个新的变换矩阵T+′和T-′，用于提取电网电压正序分量产生的2倍频波动和负序分量产生的2倍频波动而后利用带通滤波器进行2倍频分量的提取，在对2倍频分量进行准确锁相的同时，电网电压正序或负序分量的相位也被准确锁定，本发明可以提高正负序分量幅值、相位和频率的检测速度及精度。在新能源并网和需要快速提取正、负序分量的场合，具有一定的工程应用价值。
【IPC分类】H03L7-08
【公开号】CN104579322
【申请号】CN201510050220
【发明人】闫朝阳, 贺红艳, 张志辉, 王怀宝, 张喆, 白鹤
【申请人】闫朝阳, 秦皇岛燕大朝华电子科技有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月30日