一種解決直流偏移的鎖相環(huán)建模

彭藝

摘 要：在高壓電網(wǎng)中，直流偏移現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致較為明顯的基頻振蕩問(wèn)題，從而產(chǎn)生較大的相位估計(jì)誤差，為此本文提出一種基于復(fù)變陷波器的智能高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)建模。所提算法能夠提高高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)模型的計(jì)算速度和偏移響應(yīng)消除。

關(guān)鍵詞：復(fù)變陷波器;鎖相環(huán);低通濾波器

0 引言

高壓電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)，如果工作在理想狀態(tài)下，其自身所具有的鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)具有同步坐標(biāo)系特征，在相位的動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)跟蹤方面具有相對(duì)較佳的性能，同時(shí)在組成結(jié)構(gòu)上具有簡(jiǎn)單易于實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)，稱為目前常用的并網(wǎng)同步分析工具[1]。但是，鎖相環(huán)技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中也存在較為顯著的缺點(diǎn)，例如鎖相環(huán)分析的直流偏移問(wèn)題，這種偏移產(chǎn)生的原因可能是輸入信號(hào)，也可能是傳感器檢測(cè)過(guò)程中出現(xiàn)的檢測(cè)誤差，嚴(yán)重的直流偏移問(wèn)題可能會(huì)造成基波頻率振蕩過(guò)程中存在較為嚴(yán)重的誤差[2]。

為了消除高壓電網(wǎng)并網(wǎng)過(guò)程中鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)所具有的直流偏移造成的誤差問(wèn)題，研究人員對(duì)此進(jìn)行了不同層面的研究。例如，文獻(xiàn)[5]針對(duì)高壓電網(wǎng)并網(wǎng)過(guò)程中鎖相環(huán)設(shè)計(jì)問(wèn)題，提出了基于線性結(jié)構(gòu)的狀態(tài)空間分析方法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)鎖相環(huán)直流偏移影響的定量分析。

為有效消除并網(wǎng)過(guò)程中鎖相環(huán)的直流偏移問(wèn)題，本文提出一種基于復(fù)變陷波器的智能高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)建模，目的是解決高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)的直流偏移。

1 高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)模型

1.1 鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)

為有效解決高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)存在的并網(wǎng)頻率偏移問(wèn)題，首先提出一種濾波參數(shù)正序提取和采樣間隔調(diào)整的鎖相環(huán)控制模型，具體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

圖1所示高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)控制結(jié)構(gòu)中，控制模塊①是數(shù)據(jù)處理部分包含三個(gè)子過(guò)程：（1）高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)控制結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采樣;（2）高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)控制結(jié)構(gòu)的濾波處理;（3）高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)控制結(jié)構(gòu)的變換過(guò)程。

1.2 正序?yàn)V波提取過(guò)程模塊

如果高壓電網(wǎng)并網(wǎng)過(guò)程中出現(xiàn)故障，會(huì)導(dǎo)致并網(wǎng)電網(wǎng)出現(xiàn)較為明顯的諧波問(wèn)題，這對(duì)鎖相環(huán)控制過(guò)程的跟蹤精度產(chǎn)生不良影響[3]。為了解決諧波影響，本文所設(shè)計(jì)的正序?yàn)V波提取過(guò)程模塊的Z變換函數(shù)H（Z）如下：

2 復(fù)變陷波器高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)建模

2.1 復(fù)變?yōu)V波器

在s域內(nèi)基于αβ坐標(biāo)的復(fù)變陷波器高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)旋轉(zhuǎn)向量模型具有下列形式[4]：

2.2 復(fù)變域鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)分析

2.3 濾波模型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本文的創(chuàng)新之處是利用dq坐標(biāo)系對(duì)陷波器模型進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在此過(guò)程中設(shè)定陷波頻率。利用取代陷波器模型中的模型參數(shù)s，可計(jì)算得到改進(jìn)后的復(fù)變陷波器模型形式DCCNF（s），并進(jìn)而得到該模型在dq坐標(biāo)系中的傳函模型形式如下：

2.4 參數(shù)選取

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，國(guó)內(nèi)對(duì)于采用直流通道進(jìn)行功率輸送的比例增加，在當(dāng)前國(guó)內(nèi)電網(wǎng)發(fā)展中占據(jù)重要地位。本文主要針對(duì)傳統(tǒng)鎖相環(huán)控制算法中，存在交流故障無(wú)法進(jìn)行準(zhǔn)確鎖定的，容易造成諧波影響嚴(yán)重的問(wèn)題，有針對(duì)性地提出一種改進(jìn)策略，提出基于復(fù)變陷波器的高壓電網(wǎng)鎖相環(huán)建模方法。

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