【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及電力，尤其涉及一種改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)及控制方法。
技術(shù)介紹
1、在許多電力電子應(yīng)用中，例如動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器、靜止無功補(bǔ)償器（svg）、有源電力濾波器（apf）、不間斷電源（ups）、光伏發(fā)電系統(tǒng)以及風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)，均需要通過使用鎖相環(huán)來獲取精確的電網(wǎng)電壓的相位，鎖相環(huán)的性能直接影響系統(tǒng)的整體效果。因此，鎖相環(huán)技術(shù)至關(guān)重要。
2、三相同步鎖相環(huán)（srf-pll）y由于其簡單方便，被廣泛運(yùn)用于三相系統(tǒng)中。電網(wǎng)作為一個(gè)復(fù)雜且動(dòng)態(tài)的系統(tǒng)，其運(yùn)行可能受到各種因素的干擾，如電網(wǎng)故障和非線性負(fù)載，這些都會(huì)引發(fā)電壓向量的不穩(wěn)定、不平衡或諧波污染。在這種情況下，如果鎖相環(huán)無法準(zhǔn)確地捕捉電壓相位，控制系統(tǒng)將無法有效管理功率信號(hào)，可能導(dǎo)致保護(hù)系統(tǒng)的誤動(dòng)作，甚至嚴(yán)重?fù)p害功率器件。因此，三相鎖相環(huán)必須具備強(qiáng)大的抗干擾能力，確保即使在惡劣的條件下也能可靠地檢測相位信息，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行和保護(hù)設(shè)備的安全。
3、傳統(tǒng)的單同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系鎖相環(huán)srf-pll對三相平衡電壓的鎖相非常有效，但在三相電壓不平衡或畸變時(shí)不能有效進(jìn)行鎖相，當(dāng)電網(wǎng)電壓出現(xiàn)畸變時(shí)，適當(dāng)?shù)慕档蛃rf-pll帶寬可以獲得較為準(zhǔn)確的相位信息，但是其動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度會(huì)明顯降低。當(dāng)前為了解決三相不平衡時(shí)，srf-pll鎖相異樣的問題，一般采用雙同步參考坐標(biāo)系解耦鎖相環(huán)（ddsrf-pll）或引入雙廣義二階積分器鎖相環(huán)（dsogi-pll），或者在srf-pll增加低通濾波器與帶阻濾波器。ddsrf-pll是通過引入正負(fù)序電壓前饋控制，以此消除d、q軸分量中二
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述，并且部分地從說明書中變得顯而易見，或者通過實(shí)施本專利技術(shù)而了解。本專利技術(shù)的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過說明書以及其他說明書附圖中所特別指出的結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)和獲得。
2、本專利技術(shù)的目的在于克服上述不足，提供一種改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)及控制方法。在三相不平衡時(shí)系統(tǒng)中，若使用srf-pll進(jìn)行鎖相，則會(huì)在 d、 q軸中引入一個(gè)二倍頻波動(dòng)分量，導(dǎo)致鎖相失效，造成系統(tǒng)失穩(wěn)的問題。為了解決上述問題，通常采用ddsrf-pll、dsogi-pll進(jìn)行鎖相，或者在srf-pll中增加低通濾波器、帶阻濾波器，來去除 d、 q軸上的二倍頻分量，但這些方法控制算法復(fù)雜，需要進(jìn)行實(shí)時(shí)更新運(yùn)算，計(jì)算量大。針對在三相不平衡時(shí)系統(tǒng)中，srf-pll會(huì)在 d、 q軸引入二倍頻波動(dòng)分量的問題，提出了一種基于savitzky?golay?filter（sg）算法的改進(jìn)型srf-pll，在保證信號(hào)不失真的前提下，極大程度地減小了鎖相環(huán)的計(jì)算量，有效濾除 d、 q軸引入二倍頻波動(dòng)分量。
3、本專利技術(shù)提供了一種改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，包括坐標(biāo)變換單元、sg濾波器、比例積分控制器、積分環(huán)節(jié)單元以及調(diào)制器；所述坐標(biāo)變換單元的輸入端接入三相電網(wǎng)電壓，所述坐標(biāo)變換單元的輸出端與所述sg濾波器的輸入端連接，所述sg濾波器的輸出端與所述比例積分控制器的輸入端連接，所述比例積分控制器的輸出端與所述積分環(huán)節(jié)單元的輸入端連接，所述積分環(huán)節(jié)單元的輸出端與所述調(diào)制器的輸入端連接，所述調(diào)制器的輸出端與所述坐標(biāo)變換單元的輸入端連接；所述sg濾波器包括原始數(shù)據(jù)輸入單元、滑動(dòng)窗口、擬合數(shù)據(jù)單元與擬合數(shù)據(jù)輸出單元。
4、本專利技術(shù)在傳統(tǒng)的三相同步鎖相環(huán)（srf-pll）引入sg濾波器，構(gòu)建了一種基于savitzky?golay算法的改進(jìn)型三相同步鎖相環(huán)（srf-pll），以消除三相同步鎖相環(huán)（srf-pll）在三相電壓不平衡時(shí) d、 q軸上的二倍頻分量大大提高了整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，并且改進(jìn)型三相同步鎖相環(huán)（srf-pll）保證了鎖相結(jié)果不含有諧波成分，大大提高了鎖相的準(zhǔn)確度。
5、在一些實(shí)施例中，所述sg濾波器通過sg濾波算法進(jìn)行計(jì)算以得到濾波結(jié)果。
6、在一些實(shí)施例中，所述sg濾波算法具體為：
7、獲取sg濾波器中滑動(dòng)窗口內(nèi)的原始數(shù)據(jù)；
8、采用多項(xiàng)式對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，以獲得擬合的數(shù)據(jù)；
9、求解擬合的數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)的殘差平方和；
10、求解殘差平方和的偏導(dǎo)數(shù)；
11、求解擬合系數(shù)；
12、得到擬合結(jié)果的多項(xiàng)式。
13、在一些實(shí)施例中，若一組時(shí)間序列信號(hào)，用一個(gè)窗口寬度為2 m+1的滑動(dòng)窗口進(jìn)行信號(hào)濾波處理，則滑動(dòng)窗口內(nèi)的原始數(shù)據(jù)為。
14、在一些實(shí)施例中，所述多項(xiàng)式為n階多項(xiàng)式，具體為：
15、；
16、式中，為擬合結(jié)果；為擬合系數(shù)。
17、在一些實(shí)施例中，殘差平方和的表達(dá)式為：
18、。
19、在一些實(shí)施例中，求解殘差平方和的偏導(dǎo)數(shù)具體為：
20、；
21、式中，表示第個(gè)擬合系數(shù)；
22、對上式進(jìn)行簡化，得到：
23、。
24、在一些實(shí)施例中，求解擬合系數(shù)是通過引入第一矩陣與第二矩陣來求解的，具體為：
25、將用第一矩陣來表示，第一矩陣為一個(gè)（2m+1）行（n+1）列的矩陣，其表達(dá)式為：
26、，
27、則有：
28、，
29、式中，，、；
30、若第二矩陣為：
31、，
32、則有：
33、，
34、式中，，；
35、將用矩陣表示，其表達(dá)式為：
36、；
37、將用矩陣表示，其表達(dá)式為：
38、；
39、根據(jù)偏導(dǎo)數(shù)、第一矩陣、第二矩陣、矩陣以及矩陣，可以得到：
40、；
41、根據(jù)上式，可得擬合系數(shù)矩陣為：
42、。
43、在一些實(shí)施例中，擬合結(jié)果的多項(xiàng)式用矩陣表示為：
44、。
45、在一些實(shí)施例中，。
46、在一些實(shí)施例中，所述sg濾波器的輸出端與所述比例積分控制器的輸入端設(shè)置有給本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括坐標(biāo)變換單元、SG濾波器、比例積分控制器、積分環(huán)節(jié)單元以及調(diào)制器，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述SG濾波器通過SG濾波算法進(jìn)行計(jì)算以得到濾波結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述SG濾波算法具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，若一組時(shí)間序列信號(hào)，用一個(gè)窗口寬度為2M+1的滑動(dòng)窗口進(jìn)行信號(hào)濾波處理，則滑動(dòng)窗口內(nèi)的原始數(shù)據(jù)為。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多項(xiàng)式為N階多項(xiàng)式，具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，殘差平方和的表達(dá)式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，求解殘差平方和的偏導(dǎo)數(shù)具體為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，求解擬合系數(shù)是通過引入第一矩陣與第二矩
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，擬合結(jié)果的多項(xiàng)式用矩陣表示為：
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述SG濾波器的輸出端與所述比例積分控制器的輸入端設(shè)置有給定電壓。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述比例積分控制器的輸出端與所述積分環(huán)節(jié)單元的輸入端之間設(shè)置有參考角頻率。
13.一種改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制方法，其特征在于，包括：
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制方法，其特征在于，所述鎖相環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為：
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制方法，其特征在于，所述SG濾波算法具體為：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括坐標(biāo)變換單元、sg濾波器、比例積分控制器、積分環(huán)節(jié)單元以及調(diào)制器，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述sg濾波器通過sg濾波算法進(jìn)行計(jì)算以得到濾波結(jié)果。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述sg濾波算法具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，若一組時(shí)間序列信號(hào)，用一個(gè)窗口寬度為2m+1的滑動(dòng)窗口進(jìn)行信號(hào)濾波處理，則滑動(dòng)窗口內(nèi)的原始數(shù)據(jù)為。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述多項(xiàng)式為n階多項(xiàng)式，具體為：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，殘差平方和的表達(dá)式為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的改進(jìn)型的三相同步鎖相環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，求解殘差平方和的偏導(dǎo)數(shù)具體為：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳冬冬，沈謝林，張聲淇，林燕強(qiáng)，
申請(專利權(quán))人：閩南理工學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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