[發明專利]一種無延時的單相鎖相環二次諧波濾除方法

無效

• 申請號: 201310068377.6
• 申請日: 2013-03-04
• 公開（公告）號: CN103199532A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發明（設計）人: 趙晉斌;戴劍豐
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 趙繼明

技術領域

本發明涉及分布式發電系統中的單相鎖相環，尤其是涉及一種無延時的單相鎖相環二次諧波濾除方法。

背景技術

近年，在尋找克服世界能源危機的方法中，風力和光伏等分布式發電系統受到越來越多的關注。單相并網逆變器作為分布式發電系統中能量轉換和控制的核心，以及和配電網的接口，其性能直接影響和決定了整個并網系統的好壞。電網電壓的相位，頻率和幅值作為并網同步的關鍵信息，單相鎖相環(Phase?Locked?Loop，PLL)起著舉足輕重的作用。圖1所示為傳統單相PLL的通用模型，在傳統的單相電力系統中，會包含大量諧波，由于傳統單相PLL檢測的技術原因，其輸出的直流分量中會產生大量的二倍頻諧波，如果能夠有效快速的消除二倍頻分量，不僅可以精確檢測單相交流信息的相位分量，還可以進行精確地有功功率和無功功率控制，從而有效提高電力系統的電能質量。傳統采用的消除直流分量二倍頻的方法是利用一個低通濾波器(Low?Pass?Filter，LPF)來濾除二倍頻分量，如圖2所示，存在以下不足：

1.傳統方法中濾波器的截止頻率必須設計的很低，這增加了濾波器的設計難度，難以實現；

2.由于傳統技術中濾波器的延時性特點，它會隨著截止頻率的變小，延時會變得越來越長，這會影響到整個系統的動態響應性能。

鑒于以上原因，傳統消除鎖相環中的二倍頻分量的方法增加了系統的設計難度，并且影響了整個系統的動態性能，對整個系統的使用是不適合的。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種能夠快速精確消除二次諧波、動態響應性能高、設計簡單的無延時的單相鎖相環二次諧波濾除方法。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種無延時的單相鎖相環二次諧波濾除方法，該方法包括以下步驟：

正交向量產生步驟，正交向量產生模塊將輸入的單相信號虛擬成正交信號；

Park變換步驟，Park變換模塊對正交向量產生模塊輸出的正交信號進行以鎖相環相角為基礎的Park變換，將正交信號變換為直流分量；

二次求導步驟，通過串聯的兩個微分器對Park變換模塊輸出的直流分量進行二次求導，將二次求導后的信號通過比例器，并將比例器的輸出與Park變換模塊輸出的直流分量通過第一加法器求和，消除直流分量中所含的二次諧波；

鎖相環相角輸出步驟，消除二次諧波后的直流分量依次通過比例積分器、第二加法器和積分器后輸出鎖相環相角。

所述的比例器的比例系數為ω為第二加法器輸出的角頻率。

所述的二次求導步驟中，采用離散數字信號求差分方法代替串聯微分器對直流分量進行二次求導。

與現有技術相比，本發明通過串聯的兩個微分器S對Park變換模塊輸出的直流分量進行二次微分，以消除直流分量中的二次諧波，具有以下優點：

1)能夠快速、精確消除二次諧波，無延時；

2)較傳統方法而言，提高了系統的動態性能；

3)不需要設計低通濾波器，減小了電路實現的難度；

4)當采樣頻率較高時，可用離散化數字信號求差分代替導數，提高了實時性，減小了系統的誤差。

附圖說明

圖1為傳統PLL通用模型示意圖；

圖2為采用低通濾波器的PLL消除二倍頻方法示意圖；

圖3為本發明的原理示意圖；

圖4為輸入的單相信號u₁波形圖；

圖5為虛擬構造成的u_α波形圖；

圖6為虛擬構造成的u_β波形圖；

圖7為傳統PLL輸出的V_d、V_q結果示意圖；

圖8為采用低通濾波器消除二倍頻后的V_d、V_q結果示意圖；

圖9為本發明方法消除二倍頻后的V_d、V_q結果示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。本實施例以本發明技術方案為前提進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護范圍不限于下述的實施例。

實施例

如圖3所示，一種無延時的單相鎖相環二次諧波濾除方法，該方法包括以下步驟：

正交向量產生步驟：正交向量產生模塊1將輸入的單相信號虛擬成正交信號；