專利名稱：用于估算角頻率的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于估算角頻率和重構三相基準信號的正序分量的方法和裝置。更具體而言，本發(fā)明涉及估算三相電壓的基頻分量。
背景技術：
一些應用需要從可能經受嚴重不均衡和高諧波失真的基準信號估算基頻角頻率以及提取純凈均衡三相正弦信號(即，基頻正序分量)。例如，這就是與以下三相電網連接系統(tǒng)的同步有關的情況諸如，電力調節(jié)設備、柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS) [2]-[3]、電力線調節(jié)器、再生驅動器、不間斷電源(UPS) W]_[5]、用于替代能源的電網連接逆變器以及其它分布式發(fā)電和存儲系統(tǒng)。用于頻率不敏感正序檢測的最廣泛技術是基于同步基準幀的常規(guī)三相鎖相環(huán) (PLL) (SRF-PLL) W]，也可參見[1]來完整了解常規(guī)方案。已基于此常規(guī)方案[7]-[11]公開了不同的方案。如同許多其它方案一樣，SRF-PLL在線性化假設中接續(xù)，因此，只能局部地保證結果。在理想實用條件下，即，沒有諧波失真或不均衡，SRF-PLL的相對較高帶寬反饋環(huán)產生基準信號的幅度和相角的快速和精確檢測。然而，基于SRF-PLL途徑的方案中的大多數(shù)方案對于諧波失真非常敏感[12]_[13]。在基準信號因低階諧波(即，接近基頻的諧波)失真的情形中，可以減小SRF-PLL 反饋環(huán)的帶寬以抵抗和消除掉這些諧波對輸出的作用。然而，由于響應速度也顯著減小，所以PLL帶寬減小并非可接受的解決方案。應該注意，估算此基頻分量的問題在不均衡信號的情形中變得更加有挑戰(zhàn)性[11]、[14]。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供方法和裝置以克服以上問題。本發(fā)明的目的是通過獨立權利要求中敘述的內容表征的方法和裝置實現(xiàn)的。從屬權利要求中公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本發(fā)明基于使用用于估算三相信號的正序分量的估算器的思想，以及進一步地， 用以重構基頻以使得可以形成與三相信號對應的凈信號的自適應法則。該方法的優(yōu)點是即使在信號不均衡和失真的情況下也準確地產生基頻分量的角頻率的估值。優(yōu)選實施例的優(yōu)點是即使在信號高度失真的情況下也準確地產生頻率估值。相比于[15]和[16]中的方案，實施例還包括用以處理基準信號中呈現(xiàn)的諧波失真的諧波補償機制。此外，本PLL不需要如大多數(shù)PLL方案中一樣把變量變換成同步基準幀坐標。如 [15]中一樣，本PLL方案只需要把測量的基準信號變換為固定幀坐標中的表示。本PLL的設計基于由低階諧波(也可能是不均衡的)引起失真的不均衡基準信號的更完整和通用的模型描述。
本PLL中的同步處理基于基頻的檢測。[16]、[17]和[18]中，以及最近在[15]中也記載了使用頻率檢測用于電網同步應用的思想。在其它常規(guī)PLL方案中，同步基于相角的檢測。因此，本發(fā)明的PLL旨在在不均衡條件、凹陷、凸出和角頻率變化等等下正確地執(zhí)行，從而提供快速和精確響應。此外，由于根據(jù)實施例為方案提供了顯式的諧波補償機制 (UHCM)，所以能夠減輕低次諧波失真對基頻的估算以及對基準信號的基頻分量的正序的影響。


以下，將參照附圖通過優(yōu)選實施例更詳細地描述本發(fā)明，其中圖1是本發(fā)明實施例的方框圖，圖2是諧波補償機制的方框圖，圖3、4和6示出了本發(fā)明實施例的瞬態(tài)響應，以及圖5和7示出了現(xiàn)有技術方法的瞬態(tài)響應。
具體實施例方式在本發(fā)明的實施例中，產生測量的基準信號的基頻的估值。測量的基準信號通常是頻率需要被檢測的三相電壓。在另一實施例中，還估算測量的基準信號的正序和負序。把本發(fā)明的方案稱作UH-PLL，因為它涉及不均衡和諧波失真下的操作。UH-PLL包括用于測量的基準信號的基頻分量的估算器(UH-AQSG)，用于基頻的估算器(UH-FFE)，以及在一實施例中，正序和負序的生成器(PNSG)。為了處理基準信號中呈現(xiàn)的諧波失真，實施例還包括諧波補償機制(UHCM)。圖1中呈現(xiàn)了包括所有以上部件的所提出的UH-PLL的示意圖。在此圖中，所有粗線表示向量變量，而正常線表示標量變量。估算器UH-AQSG、UH-FFE和UHCM 的設計基于用于三相信號的相當通用的模型，接下來描述該模型以便更好地理解本發(fā)明。認為已經在固定幀(α β)坐標中描述了三相測量信號να0。為了包括諧波失真的作用，認為此信號包括基頻分量加更高諧波分量的和。為了考慮不均衡情形，給出使用每個單個諧波分量的正序和負序對稱分量的以下描述。
權利要求
1.一種用于估算測量的三相電壓(Vae)的頻率的方法，包括測量三相電壓(Vae)的步驟，其特征在于以下步驟根據(jù)測量的三相電壓(Vae)與計算出的基頻電壓分量的估值(、，0之間的誤差(‘ )，以及所述基頻電壓分量的角頻率的估值(^ )，計算所述基頻電壓分量的估值以及基頻電壓的正序分量和負序分量之間的差值(ΨαΡ))的估值，其中，根據(jù)估算出的差值(ΨαΡΛ) ’以及測量的所述三相電壓與計算出的所述基頻分量的估值之間的誤差(7沖)，計算所述基頻電壓分量的角頻率的估值(敘)。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，使用以下估算器來計算所述估值在該估算器中，所述基頻電壓的正序分量和負序分量之間的所述差值D與所述基頻電壓分量 (‘)是狀態(tài)變量，以及使用自適應法則來重構所述角頻率的估值。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟 根據(jù)估算出的所述基頻分量和所述差值(^οφΛ)來計算所述電壓的所述基頻分量的正序分量(V^1)，其中，所述基頻分量的正序分量具有測量的三相電壓(Vae)的頻率。
4.根據(jù)前述權利要求1至3中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟根據(jù)估算出的所述基頻分量(。和所述差值(也/u)來計算所述電壓的所述基頻分量的負序分量(<^)，其中，所述基頻分量的負序分量具有測量的三相電壓(Vae)的頻率。
5.根據(jù)前述權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟通過使用所述基頻電壓分量的計算出的估值與測量的三相電壓(Vae)之間的誤差(&々)，以及所述基頻電壓分量的角頻率(Λ)的估值，估算測量的三相電壓的選定諧波分量(‘力)，以及從測量的三相電壓中減去估算出的所述選定分量(‘，A)以便消除測量信號的諧波失真的影響。
6.一種用于估算測量的三相電壓(Vae)的頻率的裝置，包括用于測量三相電壓(Vae) 的裝置，其特征在于所述裝置進一步包括根據(jù)測量的三相電壓(Vae)與計算出的基頻電壓分量的估值(^u)之間的誤差 )，以及所述基頻電壓分量的角頻率的估值(敘)，計算所述基頻電壓分量的估值以及基頻電壓的正序分量和負序分量之間的差值Hp么)的估值的裝置，其中，根據(jù)估算出的差值(ψαβΛ),以及測量的所述三相電壓與計算出的所述基頻分量的估值之間的誤差(1/0，計算所述基頻電壓分量的角頻率的估值(成)。
全文摘要
一種用于估算角頻率的方法和裝置。所述方法用于估算測量的三相電壓(vαβ)的基頻分量的正序和頻率，包括以下步驟測量三相電壓(vαβ)，根據(jù)測量的三相電壓(vαβ)與計算出的基頻電壓分量的估值()之間的誤差()以及根據(jù)基頻電壓分量的角頻率的估值()，計算基頻電壓分量()的估值以及基頻電壓的正序分量和負序分量之間的差值()的估值，其中，根據(jù)估算出的差值()以及根據(jù)測量的三相電壓與計算出的基頻分量的估值之間的誤差()，計算基頻電壓分量的角頻率的估值()。
文檔編號G01R23/02GK102207521SQ201110083518
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權日2010年3月31日
發(fā)明者亞萊斯·德-諾瓦埃斯, 安東尼奧·科恰, 格拉爾多·埃斯科巴爾, 萊昂納多-奧古斯托·塞爾帕, 薩米·彼得松 申請人:Abb研究有限公司