[发明专利]一种可提高开环测相算法抗噪性能的方法

说明书

本发明公开了一种可提高开环测相算法抗噪性能的方法，可有效提高电压相位检测精度。首先对基于dq坐标变换的开环锁相方法的抗噪性能进行量化分析，推导出测相精度受噪声干扰最小的dq旋转坐标系位置：电压矢量与d轴重合。提出将电压矢量与d轴的夹角反馈至同步旋转变换矩阵中，实现实时调整dq坐标系位置的目的。再通过跟踪电压矢量与d轴的夹角，设置判断条件，满足判断条件则输出电压同步相位角。确保在dq坐标系中，电压矢量与d轴几乎重合，有效提高了电压同步相位的检测精度。与传统开环锁相方法相比，本发明可降低系统对滤波器的带宽要求，有助于减少锁相过程中的动态响应时间，有助于后续测相方案中滤波器的参数设计。

技术领域

本发明属于电网电压同步相位检测领域，特别涉及一种在高频噪声干扰下提高电压同步相位检测精度的快速开环测相方法。

背景技术

在分布式能源并网中，需要为变流器控制系统提供一个电压参考相位，电压相位同步检测效果直接影响系统控制策略的性能。因此快速、准确地获取电压相位信息对提高并网变流器的控制性能尤为关键。近年来，随着越来越多的电力电子设备投入运行，导致采集到的电网电压信号含有高频随机噪声。噪声会对电压同步相位的精准检测产生较大干扰，成为实现并网逆变器高性能控制的不利因素。因此，要求锁相方法具有良好的抗噪性能来抑制噪声对锁相结果的干扰。

目前的锁相技术可分为开环锁相、闭环锁相两种方案，开环锁相方法消除了闭环锁相的闭环PI调节过程，克服了闭环锁相实时性不足的缺点，可实现电压同步相位的快速检测，常应用于电网环境较好和测相精度要求不高的场合。

王宝诚等.分布式发电系统电网同步锁相技术[J].中国电机工程报，其中提出的过零鉴相法是目前最常用的开环锁相方法，其基本原理是将检测的电压信号过零点作为基准点，实时计算电压信号各时刻的相位角。但电网中含有高频噪声干扰时，会影响过零点的准确检测，从而导致相位检测出现误差。熊连松等.单相电力信号同步相位的快速捕获方法研究[J].中国电机工程学报，其中提出基于dq同步坐标变换的开环锁相方法，将电压信号代入同步旋转坐标系变换为电压直流分量，经简单计算即可快速捕获单相电压信号的同步相位。单相电压信号完成旋转坐标变换至少需要两相正交信号，但高频噪声在虚拟正交电压信号构造过程中会被进一步放大，使锁相结果产生稳态误差。熊连松等.不对称电网同步相位的快速开环捕获方法研究[J].中国电机工程学报，该文献对不平衡三相电网相位快速开环检测展开研究，通过提取不平衡电压的正负序分量，将其进行dq坐标变换完成电压同步相位的检测，显著提高了不对称电压相位的检测速度。可实现三相电压同步相位的快速检测，保证电压相位信息的实时性，可应对频率、相位跳变等问题，但仍然没有量化分析开环算法的抗噪性能。