[發(fā)明專利]一種基于混合濾波單元的并網(wǎng)同步鎖相環(huán)

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110253264.8
• 申請日: 2021-03-05
• 公開（公告）號: CN113049880A
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 回楠木;韓曉微;吳寶舉;李云路
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽大學(xué)
• 主分類號: G01R25/00
• 分類號: G01R25/00;H02J3/01
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• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了一種基于混合濾波單元的鎖相環(huán)，屬于電網(wǎng)電壓相位信號檢測提取相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明針對傳統(tǒng)的三相并網(wǎng)鎖相環(huán)在電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變和混入直流偏移電壓的情況下，無法快速準(zhǔn)確地實現(xiàn)相位鎖定的問題，對傳統(tǒng)的的基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的三相并網(wǎng)鎖相環(huán)進行改進，引入混合濾波單元，利用其可同時濾除電網(wǎng)電壓直流偏移電壓和各次諧波電壓的特點，從而使本發(fā)明具有濾波性能好、抗干擾能力強、動態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點。本發(fā)明主要用于電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變和直流偏移電壓混入時電壓相位檢測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電網(wǎng)電壓相位檢測和諧波抑制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于混合濾波單元的并網(wǎng)同步鎖相環(huán)。

背景技術(shù)

隨著新能源技術(shù)的發(fā)展，越來越多的風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電等新能源發(fā)電設(shè)備并入電網(wǎng)運行，向電網(wǎng)提供電能，獲取電網(wǎng)電壓的頻率、相位和幅值等電網(wǎng)同步信號是完成并網(wǎng)運行的前提與基礎(chǔ)。

理想電網(wǎng)鎖相環(huán)技術(shù)能夠?qū)崟r對電網(wǎng)同步信號進行有效的檢測，得到了廣泛的應(yīng)用。然而，由于不可控整流、無功補償?shù)却罅侩娏﹄娮迂?fù)載接入電網(wǎng)，導(dǎo)致電網(wǎng)出現(xiàn)電壓不平衡或諧波畸變，同時，并網(wǎng)發(fā)電機被要求具有一定的故障穿越能力，在電網(wǎng)不平衡與諧波條件下保持與電網(wǎng)的同步連接。這都對電網(wǎng)電壓同步信號的獲取提出了更高的要求，因此電網(wǎng)不平衡與諧波條件下的鎖相環(huán)技術(shù)具有一定的理論價值與實際意義。

為了提高鎖相環(huán)的濾波性能和動態(tài)響應(yīng)速度，很多先進的基于同步參考坐標(biāo)系鎖相環(huán)(SRF-PLL)的濾波方法被先后提出，這些方法大都是通過改進SRF-PLL的濾波環(huán)節(jié)達到提升性能的目的。有國外學(xué)者提出的DSC濾波方法通常采用級聯(lián)多個不同時間延遲DSC算子的方式完成特定的濾波效果，但由于級聯(lián)模塊數(shù)量的問題，所以系統(tǒng)計算量和實現(xiàn)復(fù)雜度較大。還有的學(xué)者采用了非自適應(yīng)DSC模塊級聯(lián)的形式以及額外加入相位、幅度補償器的形式提出增強型級聯(lián)DSC(EGDSC-PLL)。這種方法的計算量雖然有所減少，但是當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生畸變且頻率發(fā)生較大變化時，該方法的濾波能力變差，會出現(xiàn)較大的估計誤差。有的學(xué)者提出一種雙二階廣義積分器鎖相環(huán)(DSOGI-PLL)，該方法將αβ坐標(biāo)系下的DSOGI結(jié)構(gòu)引入鎖相環(huán)來獲取基波正序電壓，但DSOGI在頻域中等效為低通濾波濾波，無法具有很好的諧波抑制能力。

此外，在鎖相環(huán)輸入中存在直流偏移會導(dǎo)致鎖相環(huán)估計的相位、頻率和幅值中含有基波頻率振蕩誤差，因此消除電網(wǎng)電壓中的直流偏移也是鎖相環(huán)亟需解決的主要問題。有的文獻提出采用混合SOGI和TOGI的新結(jié)構(gòu)用以消除電網(wǎng)中的直流偏移和基波負(fù)序分量，但當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生畸變時，這種方法的抗干擾能力較弱。有的文獻提出文dq坐標(biāo)系延遲信號消除運算器(dqDSC)和陷波濾波器(NF)等方法用于消除PLL輸入中的直流偏移，但是這些方法具有動態(tài)響應(yīng)慢、諧波敏感等缺點。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決上述技術(shù)的不足，提供一種基于混合濾波單元的并網(wǎng)同步鎖相環(huán)。

為了達到上述目的，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案是：

本發(fā)明提出了一種基于混合濾波單元的并網(wǎng)同步鎖相環(huán)，該基于混合濾波單元的并網(wǎng)同步鎖相環(huán)由三相電網(wǎng)電壓的坐標(biāo)變換單元、混合濾波單元、反正切運算單元、比例積分控制器、重復(fù)控制器、積分環(huán)節(jié)1/s組成。

三相電網(wǎng)電壓v_abc接入所述帕克變換的輸入端，坐標(biāo)變換單元的輸出端與混合濾波單元的輸入端相連，混合濾波單元的輸出端的與反正切運算單元的輸入端相連，反正切運算單元的輸出端連接在比例積分控制的輸入端，比例積分控制器的輸出信號與固有頻率ω_n相加后輸入積分環(huán)節(jié)1/s的輸入端，積分環(huán)節(jié)1/s的輸出端輸出鎖相結(jié)果同時積分環(huán)節(jié)1/s的輸出端與坐標(biāo)變換單元的輸入端相連。