基於二階積分器的單相鎖相環的控制方法
2023-12-02 10:50:01 2
專利名稱：基於二階積分器的單相鎖相環的控制方法
技術領域：
本發明涉及一種新能源併網發電系統中單相鎖相環的控制方法，尤其涉及ー種基於ニ階積分器的單相鎖相環的控制方法。
背景技術：
全球面臨化石能源日益緊張，氣候變暖的嚴峻形勢，世界各國比以往任何時候都渴求可持續綠色替代能源，因此光伏發電、風カ發電等新能源發電系統得到了長足發展。在併網發電系統中，需要實時檢測電網的相位和頻率以控制併網器，使其輸出電流與電網電壓相位及頻率保持同歩，即同步鎖相。同步鎖相是併網系統ー項關鍵的技術，其控制精確度直接影響到系統的併網運行性能。目前，對基於同步坐標系的単相鎖相環的研究大多借鑑三相鎖相環中的閉環結 構，這種鎖相環需要兩個互相垂直(正交)的輸入信號。但是，對於單相系統只有ー個輸入信
號'!^，需要另外構造ー個虛擬的輸入信號'!^。通常採用的方法為查正餘弦表(或者延
時的方法)，基於反park變換實現90。相移構造虛擬信號。其中，採用查正餘弦表(或者延時的方法)容易實現，但是對輸入信號只是靜態的延遲，在輸入信號頻率改變的情況下難以準確實現90。相移，另外對輸入信號的濾波不足，對鎖相環的精度影響比較大；基於park反變換構造虛擬信號，採用該方法構成的是ー個非線性系統，對於其中濾波器的設計比較困難。此外，還有基於FIR濾波器線性相移構造虛擬信號，但是該方法運算量増大，對控制器要求較高，同時易受輸入信號頻率變化的影響，降低鎖相環的精度。
發明內容
本發明目的為解決上述的技術問題，提供一種基於ニ階積分器的單相鎖相環的控制方法。為達到上述目的，本發明採用下述技術方案
一種基於ニ階積分器的單相鎖相環的控制方法，其特徵在於控制步驟如下
步驟I:在微控制器為核心的控制電路中，利用虛擬信號生成環節構造ー組以單相電
壓信號し力基準的正交信號ん、4。步驟2 :對該虛擬信號生成環節輸出的正交信號、『進行以積分環節輸出的相位ダ為旋轉角的Park變換。步驟3 :對Park變換輸出的f軸分量4進行PI調節。步驟4 :利用頻率校正環節對PI調節環節的輸出進行頻率校正，即將PI調節環節的輸出加上初始基準頻率4，得到校正後的頻率i。步驟5 :利用積分環節對頻率β "進行積分，積分輸出即單相電壓信號，的估算基波相位が。步驟6 :將基波相む^信號通過數模轉換電路轉換成模擬信號輸出。在步驟I中，虛擬信號生成環節實際上是一種基於ニ階積分器的濾波算法，其中ニ階積分器對應傳遞函數Gsow為
權利要求
1.一種基於二階積分器的單相鎖相環的控制方法，其特徵在於，該控制方法包括如下步驟 步驟I:在微控制器為核心的控制電路中，利用虛擬信號生成環節構造一組以單相電壓信號^力基準的正交信號>4、& ； 步驟2 :對該虛擬信號生成環節輸出的正交信號V'K、&進行以積分環節輸出的相位為旋轉角的Park變換； 步驟3 :對Park變換輸出的€軸分量4進行PI調節； 步驟4 :利用頻率校正環節對PI調節環節的輸出進行頻率校正，即將PI調節環節的輸出加上初始基準頻車得到校正後的頻率β/ ； 步驟5 :利用積分環節對頻率進行積分，積分輸出即單相電壓信號的估算基波相位； 步驟6 :將基波相位#信號通過數模轉換電路轉換成模擬信號輸出。
2.根據權利要求I所述的基於二階積分器的單相鎖相環的控制方法，其特徵在於所述步驟I中的虛擬信號生成環節是一種基於二階積分器的濾波算法，其中二階積分器對應傳遞函數GSO( J為 s + ω虛擬信號生成環節輸出的正交信號Va , 4相對單相電壓信號νβ的等效傳遞函數，G2的表達式分別為其中為諧振頻率,fr.為虛擬信號生成環節帶寬係數； 考慮到正常電網頻率在49. 42 50. 42Hz之間變化，以及對諧波的抑制效果，取力IOOxr , ks 為 O. 8。
3.根據權利要求I所述的基於二階積分器的單相鎖相環的控制方法，其特徵在於所述步驟2中的Park變換是一種兩相靜止坐標繫到兩相旋轉坐標系的數學變換，變換公式如下 其中, Χβ分別為靜止坐標系α，P軸上的分量\X(i ,Xq分別為旋轉匈坐標系d , 軸上的分量4力Park變換的旋轉角，即d軸與軸的夾角；將得到正交信號4、士以及積分環節的輸出w代入上述公式得到Park變換a μ軸的輸出分量 ，4，如下式所不
全文摘要
本發明公開一種基於二階積分器的單相鎖相環的控制方法，包括以下步驟在微控制器為核心的控制電路中，利用虛擬信號生成環節構造一組以單相電壓信號為基準的正交信號、；對該虛擬信號生成環節輸出的正交信號、進行以積分環節輸出的相位為旋轉角的Park變換；對Park變換輸出的軸分量進行PI調節；利用頻率校正環節對PI調節環節的輸出進行頻率校正；利用積分環節對頻率進行積分，積分輸出即單相電壓信號的估算基波相位；然後，將基波相位信號通過數模轉換電路轉換成模擬信號輸出。本發明的單相鎖相環，即使在電網頻率改變和電壓畸變情況下依然能準確迅速的鎖定相位，且方法簡單、易於實現。
文檔編號H03L7/08GK102820884SQ201210031658
公開日2012年12月12日 申請日期2012年2月14日 優先權日2012年2月14日
發明者許富強, 吳春華, 黃建明 申請人:上海大學