基于复系数陷波滤波器锁相环的电网正序分量检测基于复系数陷波滤波器锁相环的电网正序分量检测
为满足在电网电压不平衡情况下的系统控制需求,需要快速而准确地检测出基波正负序分量的幅值和相位。采
用无限脉冲响应(IIR)复杂系数陷波滤波器结合锁相环来提取基波分量中的正序分量,利用MATLAB/simulink
仿真软件,在三相电压不平衡和电网电压频率突变的情况下对系统进行仿真,仿真结果证明了该方法能在电网
电压不对称的条件下准确检测出正序分量的幅值和相位。
摘 摘 要要: 为满足在电网电压不平衡情况下的系统控制需求,需要快速而准确地检测出基波
关键词 关键词: 锁相环(PLL);正负序分量;
0 引言引言
随着能源危机的加剧,可再生能源被高度关注。风能是发展最快的可再生能源之一[1]。并网变换器的应用使现代风力发
电机组系统拥有了控制无功功率变换的能力,并且使其能够参与调节电压。
当电网电压发生电压跌落或者谐波畸变时,为了实现三相并网变换器的良好控制,需要变换器能够快速准确有效地检测出
电网电压[2]。保证系统顺利并网的首要前提是系统能够准确、快速地检测出三相不对称电源的频率和相位等重要信息,要求
对基波正负序分量进行准确的检测。
已有文献中常见的正负序分量检测方法有瞬时对称分量法[3-4],可应用到不对称的三相系统,实现正序、负序和零序分量
的分解,但在获取各个分量的瞬时值时,会带来一定的延时;基于双dq变换法[5],其虽然能快速检测出电压跌落的幅值和相
角,但是会带有毛刺,结果存在很大的误差;基于解耦双同步坐标锁相环[6],可在不对称故障情况下对正序、负序电压和电
流分量进行独立控制,但是在谐波含量较高时,锁相环的输出会产生较大的震荡;参考文献[7]采用降阶谐振(ROR)调节器
锁相环的方法实现正序、负序和谐波分离;基于ANF-PLL同步信号检测方法[8]在电网电压发生不对称故障时能准确分离正负
序分量,但需要同时提高稳态精度和动态响应速度。因而采用具有复杂系数陷波滤波器锁相环的矩阵分离算法实现基波正负序
分量的检测,并通过仿真证明该方法的有效性,将具有重要的现实意义。
1 矩阵运算分量分离算法矩阵运算分量分离算法
在实际电网中,三相电压包含正序分量、负序分量和谐波[9],三相三线制电网中,零序分量常被忽略不计。为了简化推
导过程,只考虑5次、7次、11次和13次谐波分量,三相电压表示如下:
其中,abc为三相静止坐标系;U和 分别代表电压幅值和初始相位角; 为电网电压的角频率。所以如上式表示,三相
电压可以表示为正序、负序和5次、7次、11次和13次谐波分量之和。
根据Clarke变换,式(1)在 的两相静止坐标系可以表示为: