[發明專利]一種單相鎖相環

無效

• 申請號: 201310014549.1
• 申請日: 2013-01-15
• 公開（公告）號: CN103078633A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 石巍;楊浩;王宇;楊兵;方太勛;劉為群
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H03L7/085
• 分類號: H03L7/085
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于電力電子變流技術應用領域，特別涉及與電網互聯的單相電力電子變流裝置中的同步鎖相技術。

背景技術

在應對全球資源銳減的舉措中，太陽能、風能等再生新能源發電并網系統得到了極大重視。電網電壓相位信息的準確獲取對各種并網變流器的穩態、動態性能以及安全運行具有重要影響。

對于單相并網系統的同步技術，主要有過零比較鎖相技術、基于乘法器的鎖相技術和基于三相鎖相控制技術的單相鎖相技術。

過零比較鎖相技術通過檢測電壓過零點來獲得周期和相位信息，此法雖然簡單但是鎖相效果差、抗諧波干擾能力有限且無法檢測電壓的幅值。

基于乘法器的鎖相技術使用乘法器作為鑒相器，為了達到鎖相結果的高精確度需要設計高階環路濾波器，使得鎖相環的設計變得復雜。

基于三相鎖相控制技術的單相鎖相技術通過已知單相構造另外一相或兩相，再使用成熟的三相鎖相環技術得到單相系統的相位。如何通過已知單相構造另外一相是該鎖相技術的核心。在單相系統中，在同一時刻只能采樣到一個電壓值，由它構成的二元方程是無法解出幅值和相位的。因此，單相鎖相環需要一段時間去獲取足夠多的信息才能解出幅值和相位。目前所提出的構造方法中或需要復雜的數學計算，例如基于反park變換；或放大噪聲，例如微分法；或產生額外成本，例如硬件構造法。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種算法簡單、成本低、鎖相精度高的單相鎖相環，其不僅能夠在電網相位變化時準確跟蹤電網相位和幅值，而且可以在電網頻率波動時迅速、準確跟蹤電網相位。

為了達成上述目的，本發明所采用的技術方案是：

一種單相鎖相環，包括鑒相器、環路濾波器和壓控振蕩器，所述鑒相器包括Clark變換、正序變換和Park變換三部分，電壓輸入信號和兩個零信號送入Clark變換，Clark變換的輸出信號與鎖相環的輸出角頻率一起送入正序變換的輸入端，正序變換的輸出信號與鎖相環的輸出相位一起送入Park變換，Park變換的輸出信號即為鑒相器的輸出信號；所述鑒相器的輸出端與環路濾波器的輸入端相連，環路濾波器的輸出信號加上初始值之后送入壓控振蕩器的輸入端。

上述Clark變換執行三相靜止坐標系到兩相靜止坐標系的變換，變換公式如下：

uαuβ=231-12-12032-32uaubuc]]>

其中，u_a、u_b、u_c分別為三相靜止坐標系下的a、b、c相，u_α、u_β分別為兩相靜止坐標系下的α、β相。