[发明专利]具有频率响应自适应性的同步信号检测装置及检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及变频条件下电压信号检测技术领域，特别涉及航空电源系统的同步信号检测装置及同步信号检测方法。

背景技术

在航空电源系统中，在线跟踪频率变化，准确快速地提取出同步信号是系统运行、控制和调节的基础，是提高电能质量的前提。近年来，国外飞机电源系统以boeing787和A380为代表标示着变频交流电源系统已成为一个新的发展趋势。这种电源系统基波频率变化范围为360Hz-800Hz。

现有的同步信号检测方法多基于工频”50Hz/60Hz)条件下的研究。在地面电力系统(50Hz/60Hz)中应用较多的是同步参考坐标系锁相环(Synchronous Reference Frame PLL，SRF-PLL)。该方法具有频率响应自适应功能，而且在理想电网电压情况下能够在2个周期内准确提取出所需要的同步信号，在准确性以及快速性上兼顾，具有优越的同步效果。但在电网电压不对称的非理想工况下，输入的负序分量将在dq轴上产生二倍工频波动，使提取效果受到极大影响。为了消除负序分量对同步性能的影响，可以通过降低低通滤波器带宽的方法来提高同步效果，但动态响应速度会降低。

以自适应陷波器(ANF)为基础的具有频率自适应功能的非线性同步方案，通过对每相分别采用一个ANF单元提取所需的基波分量以及90度移相分量，使用对称分量法提取出正序分量。现在常用的ANF结构，其稳定轨道的状态变量直接为输入电压信号的估计值，具有良好的频率响应自适应性，并且能够在不对称情况下快速的提取出正负序分量。这在频率变化范围小的地面电源系统中应用时几乎不成为问题，而在电源频率变化范围大的情况下，如航空电源，频率变化范围超过一倍，其频率检测响应快速性也随着频率的变化相差一倍。因此，现有的基于ANF的同步信号检测装置及同步信号检测方法不能满足同步信号检测的需要。

发明内容

本发明的目的之一是，提供另一种动态响应速度不受基波频率变化影响、能够在不对称及变频情况下准确提取同步信号的具有频率响应自适应性的同步信号检测装置，该频率响应自适应同步信号检测装置适用于三相电压环境。

本发明的目的是这样实现的：

具有频率响应自适应性的同步信号检测装置，用于三相电压环境中，包括：

αβ轴坐标系变换电路T_3/2，接收电网电压采样信号u_abc，将电网电压采样信号u_abc变换到αβ轴坐标系中，得到α轴变换电压值u_α和β轴变换电压值u_β；

α轴子陷波器单元ANF-α，接收α轴误差信号e_α以及α轴90度移相分量S₉₀u_fα；

β轴子陷波器单元ANF-β，接收β轴误差信号e_β以及β轴90度移相分量S₉₀u_fβ；

频率检测单元，接收α轴变换电压值u_α、β轴变换电压值u_β、α轴基波分量u_fα、α轴90度移相分量S₉₀u_fα、β轴基波分量u_fβ以及β轴90度移相分量S₉₀u_fβ，获得电网电压采样信号u_abc的角频率θ；

进一步，所述电压采样信号u_abc表示为：i＝α，b，c，对应的k_i＝0，1，2；其中A为电压幅值，ω₀是基波频率，δ₀是初始相位角。