[发明专利]基于内模的频率自适应锁相环建模方法

权利要求书

1.一种基于内模的频率自适应锁相环建模方法，其特征在于包括如下步骤：

构建同步旋转坐标系锁相环SRF-PLL模型；

采用频率自适应滤波器IMAF，结合正负零序分离计算模块PNZSC提取电力系统的正序基波电压，替代所述SRF-PLL模型中的低通滤波器模块；

同时采用源端解耦合归一化锁频环SUN-FLL为所述自适应滤波器IMAF提供估算频率，最终得到基于内模的频率自适应锁相环建IMAF-PLL模型；

所述频率自适应滤波器IMAF的建模方法包括如下步骤：

设计基于内模原理的滤波器；

设计频率跟踪模块，用来实时计算或跟踪电力系统的实际角频率；

通过所述基于内模原理的滤波器以及频率跟踪模块构建频率自适应滤波器模型；

已知输入信号u为交流信号，其特征数学算子为cos或sin，又要求输出信号u_α和u_β相互正交，即u_α⊥u_β，可知，输入信号u表达式为cos(ωt)或sin(ωt)，其拉普拉斯变换为：

上式即为目标传递函数G₀(s)；

根据内模原理，设计传递函数如下：

u(s)为输入信号u(t)的拉普拉斯变换，u₁(s)和u₂(s)分别为为输出信号u₁(t)、u₂(t)的拉普拉斯变换，ω为系统角频率，s为微分算子，ξ₁、ξ₂为误差控制参数；

根据公式(2)得到基于内模原理的滤波器的数学表达式为：

其中：u₁(t)、u₂(t)为输入信号，是指对u₁(t)求一阶导，是指对u₂(t)求一阶导，ε_u(t)是输入误差。

2.如权利要求1所述的基于内模的频率自适应锁相环建模方法，其特征在于，所述频率跟踪模块的设计方法包括如下步骤：

为使估算角频率能跟随实际角频率ω的波动而波动，故令其表达式为

该式具有唯一局部平衡点，即，当时，则呈增大趋势；当时，则呈减小趋势；

根据滤波器模型现有参量输入信号u(t)、输出信号u₁(t)和输出信号u₂(t)来设计频率跟踪模块的f(t)：

根据公式(3)可得

可知ε_u(t)很小，故有

采用估算角频率来做实际角频率ω，根据式(3)可得

将式(6)代入式(7)，可得

再将式(8)乘以输出信号u₂(t)，并加入一个控制系数Γ，Γ0，并令其为由此构造出频率跟踪模型的数学表达式为

其中，

3.如权利要求2所述的基于内模的频率自适应锁相环建模方法，其特征在于，所述通过所述基于内模原理的滤波器以及频率跟踪模块构建频率自适应滤波器模型的方法如下：

将所设计的滤波器中心频率以频率跟踪模块实时估算角频率来代替，即，式(3)中的角频率ω均由估算角频率来代替，最终得到基于内模原理的自适应滤波器的数学模型，如下：

其中，输入误差ε_u(t)和频率误差ε_ω(t)为

估计频率微分表达式为