[發明專利]一種用于低次諧波消除的鎖相環電路

在審

• 申請號: 201910119212.4
• 申請日: 2019-02-18
• 公開（公告）號: CN109861227A
• 公開（公告）日: 2019-06-07
• 發明（設計）人: 張濤;王曉東;王憲萍;楊林濤;倪喜軍;王嬋瓊;杜娟;張紅日;張高紅;李東;馮錚;王玉森
• 申請（專利權）人: 國網山西省電力公司長治供電公司;南京工程學院
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;張賞

1.一種用于低次諧波消除的鎖相環電路，其特征在于，包括Clarke變換，5次諧波帶通選擇器，7次諧波帶通選擇器，移動平均值直流濾波器，二階廣義積分器的正交信號發生器，正負序分離器和鎖相環；

所述Clarke變換用于將三相配電網采樣電壓V_a,V_b,V_c轉化成兩相靜止坐標系電壓V_α,V_β；

所述5次諧波帶通選擇器，7次諧波帶通選擇器和移動平均值直流濾波器用于挑選并減去V_α,V_β中的5次諧波，7次諧波和直流分量，得到新的兩相靜止坐標系電壓V_α1,V_β1，分別作為二階廣義積分器的正交信號發生器的輸入信號；

所述二階廣義積分器的正交信號發生器實現對輸入信號的90°相角偏移，產生兩個相互垂直的信號，在鎖相狀態時，產生的一個信號與輸入信號同幅值同相位，產生的另外一個信號滯后前述產生的信號90°且幅值不變，兩組二階廣義積分器的正交信號發生器共產生4個信號V_α2,qV_α2,V_β2,qV_β2；

所述正負序分離器用于分離V_α2,qV_α2,V_β2,qV_β2中的正負序分量，其中，正序分量輸入鎖相環；

所述鎖相環用于跟蹤配電網的頻率和相位，并輸出角頻率。

2.根據權利要求1所述的一種用于低次諧波消除的鎖相環電路，其特征在于，所述5次諧波帶通選擇器的傳遞函數H₅(s)為：

所述7次諧波帶通選擇器的傳遞函數H₇(s)為：

所述移動平均值直流濾波器的傳遞函數MAF(s)為：

其中，ω_c為帶寬，ω₀為工頻角頻率，T_ω為工頻周期。

3.根據權利要求2所述的一種用于低次諧波消除的鎖相環電路，其特征在于，所述帶寬ω_c取值為20，增益系數設為1。

4.根據權利要求2所述的一種用于低次諧波消除的鎖相環電路，其特征在于，所述T_ω的初始值取為20ms。

5.根據權利要求1所述的一種用于低次諧波消除的鎖相環電路，其特征在于，所述正負序分離器分離V_α2,qV_α2,V_β2,qV_β2中的正負序分量，計算如下：

其中，為配電網電壓在兩相靜止坐標系中的正序分量，為配電網電壓在兩相靜止坐標系中的負序分量。

6.根據權利要求5所述的一種用于低次諧波消除的鎖相環電路，其特征在于，所述鎖相環包含Park變換和PI調節；

所述Park變換用于將兩相靜止坐標電壓轉化為與配電網電壓頻率相同的同步坐標信號，通過保持同步坐標系q軸分量的值為0，就能跟蹤配電網的頻率和相位；

所述PI調節輸出頻率差，并與初始頻率相加，得到系統角頻率，所述角頻率用于對移動平均值直流濾波器計數周期進行更新，更新方式為：T_ω為角頻率的倒數*2*pi。

7.根據權利要求6所述的一種用于低次諧波消除的鎖相環電路，其特征在于，所述Park變換計算如下：

其中，V_d，V_q為配電網電壓在兩相同步坐標系中的d,q分量，θ為相位，

所述θ通過對所述PI調節得到的系統角頻率進行積分得到。

8.根據權利要求7所述的一種用于低次諧波消除的鎖相環電路，其特征在于，所述Park變換中，通過一個硬件過零點比較電路提供鎖相環的初始相位，所述硬件過零點比較電路僅在并網逆變器啟動過程中使用一次。

9.根據權利要求8所述的一種用于低次諧波消除的鎖相環電路，其特征在于，所述硬件過零點比較電路完全由并網逆變器的控制器的MCU內部自帶的外設提供，且通過軟件設置啟動值。