[发明专利]一种基于跟踪微分器的单相电压锁相方法

权利要求书

1.一种基于跟踪微分器的单相电压锁相方法，其特征在于，包括：

步骤1：将待测电压信号u₀以采样频率f进行离散采样；其中，u₀(k)表示所述待测电压u₀在当前采样周期内的采样值；

步骤2：以所述u₀(k)为基准，通过跟踪微分器TD生成一组正交信号x₁(k)和x₂(k)；

步骤3：设计校准参数K_α(k)和K_β(k)，并分别对信号x₁(k)和x₂(k)进行幅值矫正，从而得到一组标准正交信号u_α(k)和u_β(k)；

步骤4：初始化相位角θ₀，结合θ₀、标准正交信号u_α(k)和u_β(k)进行αβ→dq坐标变换，得到旋转坐标系下的u_q(k)信号，并通过低通滤波器，抑制u_q(k)的噪声和谐波；

步骤5：经过噪声和谐波抑制处理之后的的相位差分量u_q(k)经过PI控制器控制环路得到增量角频率△ω，增量角频率△ω与电网额定频率ω₀相加得到角频率ω，再经过积分环节得到相位角θ，并将θ₀更新为θ；在控制达到稳定后，输出的相位角θ即为待测电压u₀(k)的相位，完成锁相功能；

步骤2中，生成一组正交信号x₁(k)和x₂(k)，具体包括：

将待测信号u₀(k)输入至跟踪微分器TD，得到两个输出信号x₁(k)和x₂(k)，其中，x₁(k)为u₀(k)的跟踪量，其幅值与u₀(k)的幅值相等，x₂(k)为u₀(k)的微分量，x₂(k)的幅值随u₀(k)的频率变化而线性变化；

所述的跟踪微分器TD的公式为：

其中，参数r为速度因子；参数h₀为滤波因子；参数h称为跟踪因子；

上式中函数fhan(x₁(k)-u₀(k),x₂(k),r,h₀)表示成：

其中，

2.根据权利要求1所述的基于跟踪微分器的单相电压锁相方法，其特征在于，步骤3中，所述校准参数K_α(k)值为1，所述校准参数K_β(k)通过拟合函数获得。

3.根据权利要求1所述的基于跟踪微分器的单相电压锁相方法，其特征在于，步骤3中，对信号x₁(k)和x₂(k)进行幅值矫正，从而得到一组标准正交信号u_α(k)和u_β(k)，具体包括：

将所述信号x₁(k)和x₂(k)代入预置第一关系式，得到所述正交信号u_α(k)和u_β(k)，其中所述预置第一关系式为：

4.根据权利要求1所述的基于跟踪微分器的单相电压锁相方法，其特征在于，步骤4中，结合θ₀、标准正交信号u_α(k)和u_β(k)进行αβ→dq坐标变换，得到旋转坐标系下的u_q(k)信号，具体包括：

将所述θ₀、所述u_α(k)与所述u_β(k)代入预置第二关系式得到所述u_q(k)，其中，所述预置第二关系式为：

u_q(k)＝-sin(θ₀)×u_α(k)+cos(θ₀)×u_β(k)。