[發(fā)明專利]基于廣義三階積分器的鎖頻環(huán)的構造方法

有效

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• 申請日: 2020-10-26
• 公開（公告）號: CN112468141B
• 公開（公告）日: 2022-11-11
• 發(fā)明（設計）人: 楊淑英;房佳禹;謝震;張興
• 申請（專利權）人: 合肥工業(yè)大學
• 主分類號: H03L7/093
• 分類號: H03L7/093;H03L7/099
• 代理公司: 合肥和瑞知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 34118
• 代理人: 王挺

本發(fā)明公開了一種基于廣義三階積分器的鎖頻環(huán)的構造方法，屬于信號處理領域。該構造方法根據(jù)三相系統(tǒng)的一組相量，先利用由廣義三階積分器、廣義二階積分器和直流濾波環(huán)組成的選頻網(wǎng)絡濾除兩相信號中的諧波信號，并產(chǎn)生相應的正交信號和誤差信號，然后利用誤差信號和正交信號構建鎖頻環(huán)。本發(fā)明提出的鎖頻環(huán)結構相比于傳統(tǒng)方案，在不增加超調量的同時提升了響應速度。

技術領域

本發(fā)明涉及信號處理領域，具體地說是一種基于廣義三階積分器的鎖頻環(huán)的構造方法。

背景技術

三相系統(tǒng)廣泛存在于生產(chǎn)生活中，如永磁同步電機，電網(wǎng)等。頻率是三相系統(tǒng)的重要參數(shù)。頻率的準確獲取技術在諸多應用場合具有重要地位，如永磁同步電機的無速度傳感器控制，新能源并網(wǎng)等。

現(xiàn)有的學術論文所介紹的三相系統(tǒng)頻率獲取方法主要分為以卡爾曼濾波器為代表的基于統(tǒng)計學思想的方法、以同步坐標系鎖相環(huán)為代表的鎖相環(huán)法和以基于廣義二階積分器的鎖頻環(huán)為代表的鎖頻環(huán)法。鎖相環(huán)法和鎖頻環(huán)法易于工程實現(xiàn)，因而受到廣泛關注。

文獻1：R.Zhao，Z.Xin，P.C.Loh and F.Blaabjerg.A Novel Flux EstimatorBased on Multiple Second-Order Generalized Integrators and Frequency-LockedLoop for Induction Motor Drives[J].IEEE Transactions on Power Electronics，2017(32)：6286-6296(一種用于感應電機的基于多廣義二階積分器-鎖頻環(huán)的新型磁鏈觀測器)中提出了一種基于廣義二階積分器的鎖頻環(huán)，該鎖頻環(huán)在諧波干擾下具有較好的性能。但是在系統(tǒng)頻率變化引起的暫態(tài)過程中，該鎖頻環(huán)輸出的三相系統(tǒng)頻率估計值存在二倍基頻的波動。

文獻2：Z.Xin，R.Zhao，F(xiàn).Blaabjerg，L.Zhang and P.C.Loh.An Improved Flux0bserver for Field-Oriented Control of Induction Motors Based on Dual Second-Order Generalized Integrator Frequency-Locked Loop[J].IEEE Journal ofEmerging and Selected Topics in Power Electronics，2017(5)：513-525(一種用于感應電機矢量控制的基于雙廣義二階積分器-鎖頻環(huán)的高性能磁鏈觀測器)中提出了對基于廣義二階積分器的鎖頻環(huán)的改進，消除了系統(tǒng)頻率變化時，鎖頻環(huán)輸出的三相系統(tǒng)頻率估計值中的二倍基頻的波動。但是該鎖頻環(huán)在系統(tǒng)頻率階躍變化時，難以兼顧輸出頻率估計值的響應速度和超調量。

綜上所述，對于三相系統(tǒng)頻率的獲取，現(xiàn)有技術仍然存在以下問題：

1、對高頻干擾信號抑制能力不夠；

2、在系統(tǒng)頻率階躍變化時，難以兼顧輸出頻率估計值的響應時間和超調量；

3、在提高三相系統(tǒng)頻率估計值響應速度的時同時，難以保證超調量不增加。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題現(xiàn)有技術存在的問題，即如何提高鎖頻環(huán)輸出頻率估計值的響應速度并同時不增加超調量。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的，本發(fā)明提供了一種基于廣義三階積分器的鎖頻環(huán)構造方法，所述基于廣義三階積分器的鎖頻環(huán)適用于三相系統(tǒng)；對于三相系統(tǒng)中三相靜止坐標系下的任一組三相信號，首先通過坐標變換器得到兩相靜止坐標系下的一組兩相信號，然后利用由廣義三階積分器、廣義二階積分器和直流濾波環(huán)組成的選頻網(wǎng)絡濾除兩相信號中的諧波信號，并產(chǎn)生相應的正交信號和誤差信號，再利用鎖頻器處理正交信號和誤差信號，獲得三相系統(tǒng)頻率估計值的自適應率完成鎖頻環(huán)的構造；

具體步驟如下：