專利名稱：基于二階積分器的單相鎖相環(huán)的控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種新能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中單相鎖相環(huán)的控制方法，尤其涉及ー種基于ニ階積分器的單相鎖相環(huán)的控制方法。
背景技術(shù)：
全球面臨化石能源日益緊張，氣候變暖的嚴(yán)峻形勢，世界各國比以往任何時(shí)候都渴求可持續(xù)綠色替代能源，因此光伏發(fā)電、風(fēng)カ發(fā)電等新能源發(fā)電系統(tǒng)得到了長足發(fā)展。在并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)中，需要實(shí)時(shí)檢測電網(wǎng)的相位和頻率以控制并網(wǎng)器，使其輸出電流與電網(wǎng)電壓相位及頻率保持同歩，即同步鎖相。同步鎖相是并網(wǎng)系統(tǒng)ー項(xiàng)關(guān)鍵的技術(shù)，其控制精確度直接影響到系統(tǒng)的并網(wǎng)運(yùn)行性能。目前，對基于同步坐標(biāo)系的単相鎖相環(huán)的研究大多借鑒三相鎖相環(huán)中的閉環(huán)結(jié) 構(gòu)，這種鎖相環(huán)需要兩個(gè)互相垂直(正交)的輸入信號。但是，對于單相系統(tǒng)只有ー個(gè)輸入信
號'!^，需要另外構(gòu)造ー個(gè)虛擬的輸入信號'!^。通常采用的方法為查正余弦表(或者延
時(shí)的方法)，基于反park變換實(shí)現(xiàn)90。相移構(gòu)造虛擬信號。其中，采用查正余弦表(或者延時(shí)的方法)容易實(shí)現(xiàn)，但是對輸入信號只是靜態(tài)的延遲，在輸入信號頻率改變的情況下難以準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)90。相移，另外對輸入信號的濾波不足，對鎖相環(huán)的精度影響比較大；基于park反變換構(gòu)造虛擬信號，采用該方法構(gòu)成的是ー個(gè)非線性系統(tǒng)，對于其中濾波器的設(shè)計(jì)比較困難。此外，還有基于FIR濾波器線性相移構(gòu)造虛擬信號，但是該方法運(yùn)算量増大，對控制器要求較高，同時(shí)易受輸入信號頻率變化的影響，降低鎖相環(huán)的精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的為解決上述的技術(shù)問題，提供一種基于ニ階積分器的單相鎖相環(huán)的控制方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種基于ニ階積分器的單相鎖相環(huán)的控制方法，其特征在于控制步驟如下
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(huán)節(jié)構(gòu)造ー組以單相電
壓信號し力基準(zhǔn)的正交信號ん、4。步驟2 :對該虛擬信號生成環(huán)節(jié)輸出的正交信號、‘進(jìn)行以積分環(huán)節(jié)輸出的相位ダ為旋轉(zhuǎn)角的Park變換。步驟3 :對Park變換輸出的f軸分量4進(jìn)行PI調(diào)節(jié)。步驟4 :利用頻率校正環(huán)節(jié)對PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出進(jìn)行頻率校正，即將PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出加上初始基準(zhǔn)頻率4，得到校正后的頻率i。步驟5 :利用積分環(huán)節(jié)對頻率β "進(jìn)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(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。在步驟I中，虛擬信號生成環(huán)節(jié)實(shí)際上是一種基于ニ階積分器的濾波算法，其中ニ階積分器對應(yīng)傳遞函數(shù)Gsow為
權(quán)利要求
1.一種基于二階積分器的單相鎖相環(huán)的控制方法，其特征在于，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(huán)節(jié)構(gòu)造一組以單相電壓信號^力基準(zhǔn)的正交信號>4、& ； 步驟2 :對該虛擬信號生成環(huán)節(jié)輸出的正交信號V'K、&進(jìn)行以積分環(huán)節(jié)輸出的相位為旋轉(zhuǎn)角的Park變換； 步驟3 :對Park變換輸出的€軸分量4進(jìn)行PI調(diào)節(jié)； 步驟4 :利用頻率校正環(huán)節(jié)對PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出進(jìn)行頻率校正，即將PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出加上初始基準(zhǔn)頻車得到校正后的頻率β/ ； 步驟5 :利用積分環(huán)節(jié)對頻率進(jìn)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(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于二階積分器的單相鎖相環(huán)的控制方法，其特征在于所述步驟I中的虛擬信號生成環(huán)節(jié)是一種基于二階積分器的濾波算法，其中二階積分器對應(yīng)傳遞函數(shù)GSO( J為 s + ω虛擬信號生成環(huán)節(jié)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(shù)，G2的表達(dá)式分別為其中為諧振頻率,fr.為虛擬信號生成環(huán)節(jié)帶寬系數(shù)； 考慮到正常電網(wǎng)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(jù)權(quán)利要求I所述的基于二階積分器的單相鎖相環(huán)的控制方法，其特征在于所述步驟2中的Park變換是一種兩相靜止坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的數(shù)學(xué)變換，變換公式如下 其中, Χβ分別為靜止坐標(biāo)系α，P軸上的分量\X(i ,Xq分別為旋轉(zhuǎn)匈坐標(biāo)系d , 軸上的分量4力Park變換的旋轉(zhuǎn)角，即d軸與軸的夾角；將得到正交信號4、士以及積分環(huán)節(jié)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(fā)明公開一種基于二階積分器的單相鎖相環(huán)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(huán)節(jié)構(gòu)造一組以單相電壓信號為基準(zhǔn)的正交信號、；對該虛擬信號生成環(huán)節(jié)輸出的正交信號、進(jìn)行以積分環(huán)節(jié)輸出的相位為旋轉(zhuǎn)角的Park變換；對Park變換輸出的軸分量進(jìn)行PI調(diào)節(jié)；利用頻率校正環(huán)節(jié)對PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)的輸出進(jìn)行頻率校正；利用積分環(huán)節(jié)對頻率進(jìn)行積分，積分輸出即單相電壓信號的估算基波相位；然后，將基波相位信號通過數(shù)模轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換成模擬信號輸出。本發(fā)明的單相鎖相環(huán)，即使在電網(wǎng)頻率改變和電壓畸變情況下依然能準(zhǔn)確迅速的鎖定相位，且方法簡單、易于實(shí)現(xiàn)。
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(yōu)先權(quán)日2012年2月14日
發(fā)明者許富強(qiáng), 吳春華, 黃建明 申請人:上海大學(xué)