[發(fā)明專利]鎖相環(huán)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310349349.1
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN103595403A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 何藝文;格拉爾多·埃斯科巴爾;薩米·彼得松
• 申請（專利權(quán)）人: ABB技術(shù)有限公司
• 主分類號: H03L7/08
• 分類號: H03L7/08
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 陳煒;李德山

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及與三相基準信號的同步，并且具體地涉及基準信號不均衡和/或經(jīng)受諧波失真的情形。

背景技術(shù)

在一些應(yīng)用中，能夠與基準信號同步可能是很重要的。例如，在分布式發(fā)電中，連接電網(wǎng)的電力轉(zhuǎn)換器通常必須與公用電網(wǎng)的相位和頻率同步。

鎖相環(huán)（PLL）可以用于與信號同步。可以以各種方式形成PLL[1]。例如，同步參考系鎖相環(huán)（SRF-PLL）[2]是廣泛使用PLL技術(shù)，其能夠檢測基準信號的相角和頻率。

基于SRF-PLL方法提出了不同的設(shè)計[3]-[7]。如同很多其他設(shè)計一樣，SRF-PLL基于線性化假設(shè)，即可以局部地保證結(jié)果。SRF-PLL可以產(chǎn)生對基準信號的相角、基頻和幅度的快速而又精確的檢測。

然而，基于SRF-PLL方法的設(shè)計會由于諧波失真而易于失敗[8]-[9]。如果基準信號因低階諧波即接近基頻的諧波而失真，則會減小SRF-PLL反饋環(huán)的帶寬而抑制和消除這些諧波對輸出的影響。然而在一些情況下，由于PLL的響應(yīng)速度也因此可能顯著減小，所以減小PLL帶寬可能是不可接受的解決方案。

此外，基準信號的不均衡會對基于SRF-PLL方法的設(shè)計造成問題[7]、[10]。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種方法以及一種實施該方法的設(shè)備以緩解上面的缺點。本發(fā)明的目的是通過以在獨立權(quán)利要求中敘述的內(nèi)容為特征的方法和設(shè)備實現(xiàn)的。從屬權(quán)利要求中公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式。

可以通過以下方法來實現(xiàn)關(guān)于諧波失真和不均衡的較好容差：首先根據(jù)基準信號計算基本正序分量，然后使用正序分量來估算基準信號的相角。

基本正序分量的計算可以基于三相信號的描述，其中信號是由按照靜止坐標系中的正序和負序的和來描述的。以這種方式，即使在不均衡條件下也可以提取基本正序分量。基本正序分量的計算還可以包括顯式的諧波補償機制（UHCM），其可以處理存在于基準信號中的可能的不均衡諧波失真。

因此，所計算的基本正序分量可以基本上沒有諧波失真和不均衡。

然后，可以將基本正序分量變換至同步參考系中，并且同步參考系中正序分量的正交分量可以用于估算基準信號的基頻和相角。所估算的基頻又可以用于計算基本正序分量。

所公開的方法在即使當基準信號經(jīng)受不均衡和諧波失真時也可以提供三相基準信號的相角和基本正序分量的幅度的純凈估值。所公開的方法對于角頻率變化也是魯棒性的。

附圖說明

下面將參照附圖借助于優(yōu)選實施方式更加詳細地描述本發(fā)明，其中：

圖1示出了用于估算三相基準信號的相角和基本正序分量的幅度的示例性鎖相環(huán)；

圖2示出了不均衡諧波補償機制的示例性實施；

圖3a至圖3d示出了圖1和圖2的布置對基準信號的從均衡到不均衡的變化的仿真瞬態(tài)響應(yīng)；

圖4a至圖4d示出了圖1和圖2的示例性布置對添加至已經(jīng)不均衡的基準信號的諧波失真的仿真瞬態(tài)響應(yīng)；

圖5a至圖5d示出了圖1和圖2的示例性布置對基頻階躍變化的仿真瞬態(tài)響應(yīng)；以及

圖6a至圖6d示出了示例性SRF-PLL算法對基準信號的從均衡到不均衡的變化的仿真瞬態(tài)響應(yīng)。

具體實施方式

一些應(yīng)用可能需要關(guān)于三相基準信號的相角和基本正序分量的幅度的知識。一些應(yīng)用還可能需要額外的信息如基準信號的角頻率和基本分量的正序和負序的估值。例如，這可以是以下三相電網(wǎng)連接系統(tǒng)如電力調(diào)節(jié)設(shè)備、柔性交流輸電系統(tǒng)（FACTS）、電力線調(diào)節(jié)器、再生驅(qū)動器、不間斷電源（UPS）、用于替代能源的電網(wǎng)連接逆變器以及其他分布式發(fā)電與存儲系統(tǒng)中的情況。

本公開內(nèi)容公開了一種用于估算三相基準信號的相角的方法。該方法在即使當基準信號不均衡和/或經(jīng)受諧波失真時也能夠提供三相基準信號的相角和基本正序分量的幅度的純凈估值。

本公開方法對于角頻率變化是魯棒的，并且還可以提供基準信號的角頻率以及基本分量的正序和負序兩者的估值。

本公開方法可以從基準信號中提取基本正序分量。然后可以將基本正序分量變換至同步參考系中，在同步參考系中可以將基本正序分量的正交分量控制到零，以便估算基準信號的基頻和相角。

可以基于不均衡三相信號的模型執(zhí)行基本正序分量的提取。通常，信號v_αβ可以被看作諧波的和。從而，不均衡三相信號的描述可以包括按照靜止參考系坐標的正序和負序的和。