單相鎖相控制方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及到一種單相鎖相控制方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 鎖相環(huán)技術(shù)是并網(wǎng)逆變器跟蹤電網(wǎng)電壓的必備技術(shù)，根據(jù)逆變器為單相、=相并 網(wǎng)而有所不同。單相并網(wǎng)逆變器用鎖相方法主要有W下幾種：1.檢測電壓過零點來獲得周 期和相位信息；2.基于乘法器的鎖相技術(shù)；3.基于=相鎖相控制方式的鎖相技術(shù)。
[0003] 其中，基于=相鎖相控制方式基本思想是人為構(gòu)造出=相電網(wǎng)，并W此按照=相 鎖相方式進(jìn)行計算?；?相鎖相控制方式的基本思想，構(gòu)造虛擬兩相，進(jìn)而將=相信號轉(zhuǎn) 換為dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系信號?，F(xiàn)有=相鎖相控制方式構(gòu)造虛擬兩相的方式有：延時1/4周期方 法、微分法等。運(yùn)些構(gòu)造虛擬兩相的方式在電網(wǎng)穩(wěn)定時可W實現(xiàn)電網(wǎng)跟蹤，但在電網(wǎng)為非理 想情況下時鎖相能力較差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的一個目的在于提升在電網(wǎng)為非理想情況下的鎖相能力。 陽〇化]單相鎖相控制裝置，其特征在于，包括：第一有限長單位沖激響應(yīng)濾波器、第二有 限長單位沖激響應(yīng)濾波器和派克變換器；
[0006] 其中，所述第一有限長單位沖激響應(yīng)濾波器和所述第二有限長單位沖激響應(yīng)濾波 器均與所述派克變換器相連，用于對采集到的電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行有限長單位沖激響應(yīng)濾波 并將所得到的濾波信號輸入到所述派克變換器，其中所述第一有限長單位沖激響應(yīng)濾波器 得到的濾波信號Va與所述第二有限長單位沖激響應(yīng)濾波器得到的濾波信號VP構(gòu)成a0 坐標(biāo)系下的一組虛擬兩相信號；
[0007] 所述派克變換器用于對濾波信號Va和濾波信號V0進(jìn)行派克變換得到dq坐標(biāo) 系下的一組兩相信號Vd和Vq。
[0008]進(jìn)一步的，所述第一有限長單位沖激響應(yīng)濾波器和所述第二有限長單位沖激響應(yīng) 濾波器的階數(shù)均為4M，當(dāng)i小于等于3M時，第一有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)序 列中的第i個濾波序數(shù)與第二有限長單位沖激響應(yīng)濾波器系數(shù)序列中的第i+M個濾波系數(shù) 相同，當(dāng)i大于3M小于4M時，第一有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的濾波系數(shù)序列中的第i個 濾波序數(shù)與第二有限長單位沖激響應(yīng)濾波器系數(shù)序列中的第i-3M個濾波系數(shù)相同。
[0009]進(jìn)一步的，還包括補(bǔ)償模塊；所述補(bǔ)償模塊與所述派克變換器相連，用于根據(jù)所述 派克變換器在當(dāng)前控制周期輸出的Vq信號產(chǎn)生當(dāng)前控制周期的鎖相角；
[0010] 所述派克變換器具體用于根據(jù)所述補(bǔ)償模塊在上一控制周期產(chǎn)生的鎖相角對濾 波信號Va和濾波信號V0進(jìn)行派克變換得到dq坐標(biāo)系下的兩相信號Vd和Vq。
[0011] 進(jìn)一步的，所述派克變換器具體用于根據(jù)如下公式對濾波信號Va和濾波信號V0進(jìn)行派克變換得到dq坐標(biāo)系下的兩相信號Vd和Vq:
[0013] 其中，
0為所述補(bǔ)償模塊在上一控制周期產(chǎn)生的鎖相角。
[0014] 進(jìn)一步的，所述補(bǔ)償模塊包括鑒相器、線性控制器、前饋控制器和壓控振蕩器；
[0015] 所述鑒相器，與所述派克變換器和所述線性控制器相連，用于計算所述派克變換 器輸出Vq信號與固定值的差值，并輸入到線性控制器；
[0016] 所述線性控制器與所述前饋控制器相連，用于根據(jù)所述鑒相器輸出的差值計算得 到鎖相角頻率補(bǔ)償值并輸出到所述前饋控制器；
[0017] 所述前饋控制器與所述壓控振蕩器相連，用于計算所述線性控制器輸出的鎖相角 頻率補(bǔ)償值與固定鎖相角頻率的和值并輸出到壓控振蕩器；
[0018] 所述壓控振蕩器用于根據(jù)所述前饋控制器輸出的和值產(chǎn)生鎖相角。
[0019] 第二方面，本發(fā)明還提供了一種單相鎖相控制方法，包括：
[0020] 分別使用第一有限長單位沖激響應(yīng)濾波算法和第二有限長單位沖激響應(yīng)濾波算 法對采集到的電網(wǎng)電壓信號進(jìn)行濾波相應(yīng)的濾波信號，其中使用第一有限長單位沖激響應(yīng) 濾波算法得到的濾波信號Va與使用第二有限長單位沖激響應(yīng)濾波算法得到的濾波信號 VP構(gòu)成a0坐標(biāo)系下的一組虛擬兩相信號；
[0021] 使用派克變換算法對濾波信號Va和濾波信號VP進(jìn)行派克變換得到dq坐標(biāo)系 下的一組兩相信號Vd和Vq。
[0022] 進(jìn)一步的，所述第一有限長單位沖激響應(yīng)濾波算法的濾波階數(shù)和第二有限長單位 沖激響應(yīng)濾波算法的濾波階數(shù)均為4M，且當(dāng)i小于等于3M時，第一有限長單位沖激響應(yīng)濾 波器的濾波系數(shù)序列中的第i個濾波序數(shù)與第二有限長單位沖激響應(yīng)濾波器系數(shù)序列中 的第i+M個濾波系數(shù)相同，當(dāng)i大于3M小于4M時，第一有限長單位沖激響應(yīng)濾波器的濾波 系數(shù)序列中的第i個濾波序數(shù)與第二有限長單位沖激響應(yīng)濾波器系數(shù)序列中的第i-3M個 濾波系數(shù)相同。
[0023] 進(jìn)一步的，還包括：根據(jù)在當(dāng)前控制周期得到的Vq信號產(chǎn)生當(dāng)前控制周期的鎖相 角；
[0024] 所述使用派克變換算法對濾波信號Va和濾波信號V0進(jìn)行派克變換得到dq坐 標(biāo)系下的一組兩相信號Vd和Vq包括：
[00巧]根據(jù)在上一控制周期產(chǎn)生的鎖相角對濾波信號Va和濾波信號V0進(jìn)行派克變換 得到dq坐標(biāo)系下的兩相信號。
[00%] 進(jìn)一步的，根據(jù)在上一控制周期產(chǎn)生的鎖相角對濾波信號Va和濾波信號VP進(jìn) 行派克變換得到dq坐標(biāo)系下的兩相信號Vd和Vq,具體包括：
[0027] 根據(jù)如下公式對濾波信號Va和濾波信號VP進(jìn)行派克變換得到dq坐標(biāo)系下的 兩相信號Vd和Vq: V：
[0029] 其中，
0為在上一控制周期產(chǎn)生的鎖相角。
[0030] 進(jìn)一步的，所述根據(jù)在當(dāng)前控制周期得到的Vq信號產(chǎn)生當(dāng)前控制周期的鎖相角 具體包括：
[0031] 計算Vq信號與固定值的差值；
[0032] 采用線性算法對并根據(jù)所述差值計算得到鎖相角頻率補(bǔ)償值；
[0033] 計算鎖相角頻率補(bǔ)償值與固定鎖相角頻率的和值；
[0034] 根據(jù)所述和值產(chǎn)生鎖相角。
[0035] 本發(fā)明提供的單相鎖相控制裝置中，使用有限長單位沖激響應(yīng)濾波器產(chǎn)生構(gòu)造虛 擬兩相，運(yùn)樣在完成構(gòu)造虛擬兩相的同時，還對原始信號進(jìn)行了濾波處理，避免噪聲影響對 電網(wǎng)基波分量的追蹤。
【附圖說明】
[0036] 圖1為本發(fā)明一實施例提供的一種單相鎖相控制裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖2為本發(fā)明一實施例提供的一種單相鎖相控制方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0038] 為使本發(fā)明實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實施例 中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例僅 僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人 員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他的實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0039] 第一方面，本發(fā)明提供了一種單相鎖相控制裝置，參見圖1，該裝置包括虛擬兩相 模塊100 ;其中虛擬兩相模塊100包括：FIR(FiniteImpulseResponse,有限長單位沖激響 應(yīng)）濾波器110、FIR濾波器120和PA服（派克）變換器130 ; W40] 其中，F(xiàn)IR濾波器110和FIR濾波器120的輸出端均與PA服變換器130相連，均 用于對采集到的電網(wǎng)電壓信號Vs進(jìn)行FIR濾波并將所得到的濾波信號輸入到PA服變換器 130,其中FIR濾波器110得到的濾波信號Va與FIR濾波器120得到的濾波信號V0構(gòu)成 a0坐標(biāo)系下的一組虛擬兩相信號；
[0041]PA服變換器130用于對濾波信號Va和濾波信號V0進(jìn)行park變換得到dq坐標(biāo) 系下的一組兩相信號Vd和Vq。
[0042] 本發(fā)明提供的單相鎖相控制裝置中，使用FIR濾波器產(chǎn)生構(gòu)造虛擬兩相，運(yùn)樣在 完成構(gòu)造虛擬兩相的同時，還對原始信號進(jìn)行了濾波處理，避免噪聲影響對電網(wǎng)基波分量 的追蹤。
[0043] 在具體實施時，如果FIR濾波器1和FIR濾波器2的階數(shù)均為4M，則當(dāng)i小于等于 3M時，F(xiàn)IR濾波器1的濾波系數(shù)序列中的第i個濾波序數(shù)與FIR濾波器2系數(shù)序列中的第 i+M個濾波系數(shù)相同，當(dāng)i大于3M小于4M時，F(xiàn)IR濾波器1的濾波系數(shù)序列中的第i個濾 波序數(shù)與FIR濾波器2系數(shù)序列中的第i-3M個濾波系數(shù)相同。
[0044] 具體實施時，F(xiàn)IR濾波器表達(dá)式一般為：
[0046] 其中，x(n-k)為輸入信號、bk為濾波系數(shù)、y(n)為輸出信號、N為濾波器階數(shù)，M= 4M;運(yùn)樣針對正弦形式的電網(wǎng)電壓信號，對上述公式中濾波系數(shù)bk進(jìn)行適當(dāng)排列，分別作為 FIR濾波器110和FIR濾波器120的濾波系數(shù)，即可分別獲得虛擬兩相信號Va和VP;比 如可W將M-2N替代公式1中的M，即可得到FIR濾波器110的輸出信號；將M-N'替代公式 1中的M，即可得到FIR濾波器120的輸出信號。
[0047] 具體實施時，參見圖1，上述的單相鎖相控制裝置還可W包括補(bǔ)償模塊200,該補(bǔ) 償模塊200的輸入端連接PA服變換器130的一個輸出端，輸出端連接PA服變換器130的 一個輸入端，用于根據(jù)PA服變換器130在當(dāng)前控制周期輸出的Vq信號產(chǎn)生當(dāng)前控制周期 的鎖相角并通過輸出端輸出到PA服變換器130 ;
[0048] PA服變換器130具體用于根據(jù)補(bǔ)償模塊200在上一控制周期產(chǎn)生的鎖相角對濾波 信號Va和濾波信號V0進(jìn)行park變換得到dq坐標(biāo)系下的兩相信號Vd和Vq,并將所產(chǎn)生 的Vq信號輸出到補(bǔ)償模塊200的輸入端。
[0049] 在具體實施時，運(yùn)里的PA服變換器130可W具體用于根據(jù)如下公式對濾波信