[发明专利]一种适用于三相电网电压的锁相方法

说明书

本发明公开了一种适用于三相电网电压的锁相方法，经Clark变换将三相电网电压由三相坐标系变量V_abc转换为两相坐标变量v_αβ；基波正序分量提取单元包括改进型二阶广义积分器(SOGI)和正序基波逻辑运算，用于提取三相电网电压中的基波正序分量和，尤其是电网电压同时存在不平衡、直流及谐波的情况时能够准确提取出电网中的基波正序分量；锁相环包括Park变换和PI调节器，用于根据所述改进型二阶广义积分器提取的基波正序分量，对电网进行准确的相位跟踪，锁定电网相位θ。本发明具有更强的电网适应性，可同时在三相电网电压不平衡、含有谐波及直流条件下，依然能准确提取出三相电网电压中的基波正序分量，实现精确电网相位跟踪，提高锁相精度。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种锁相方法。

背景技术

在单相和三相系统中，锁相的应用非常广泛，如并网逆变器和UPS，尤其是在dq坐标系下做系统环路控制时，更需要准确的电网相位信息。锁定的相位包含了我们所需要的电网相位信息，是系统环路控制的基础，精确的锁相结果才能得到精确的环路控制结果。

单同步坐标系软件锁相环(SSRF-PLL)是一种较为常见的锁相方式，它具有控制方法简单，响应速度快等优点，但在电网电压不平衡、含有直流分量及高次谐波时，SSRF-PLL的锁相结果存在较大的误差。虽然可以通过加入低通滤波器或改变PI调节器参数降低系统带宽来减小锁相误差，但如此一来很大程度上影响了锁相的响应速度，难以满足系统对锁相快速响应的要求。

为了克服SSRF-PLL在电网电压不平衡、含有直流分量及高次谐波方面的不足，可以使用解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)。DDSRF-PLL可以提取出电网电压的正负序分量，利用解耦网络消除振荡，以取得准确的锁相结果，但其算法结构较复杂而且低带宽的滤波器仍给系统带来一些延时。

为了克服DDSRF-PLL结构复杂和延时问题，可以利用二阶广义积分器实现锁相环(SOGI-PLL)，这种基于一般型SOGI的锁相方法在电网电压正常及不平衡时可获得准确锁相，但在电网电压含有直流分量和含有高次谐波条件下不能获得准确锁相信息。

针对一般型SOGI用于锁相系统存在不能同时对电网中电压不平衡、含有直流分量和谐波的情况进行精确锁相的缺点，本发明给出了改进型SOGI-PLL，可以实现精确锁相，使锁相具有更强地电网适应性，具有很重要的学术价值和非常广阔的应用前景。

发明内容

本发明目的在于提供一种解决现有锁相技术中不能同时对电网电压不平衡、含有直流分量和谐波的情况进行精确锁相缺点的适用于三相电网电压的锁相方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述方法包括以下步骤：

步骤1，将三相电网电压V_abc经Clark变换，使三相电网电压V_abc由三相静止坐标系变换到两相静止坐标系v_αβ；

步骤2，两相静止坐标系v_αβ经基波正序分量提取单元后得到基波正序分量和

步骤3，和经锁相环后得到相位信息，对电网进行相位跟踪，锁定电网相位θ。

进一步的，步骤1中所述的两相静止坐标系v_αβ，α轴超前β轴90度相角。

进一步的，步骤2中，所述基波正序分量提取单元包括改进型二阶广义积分器(SOGI)和正序基波逻辑运算单元；改进型SOGI的传递函数为：