坐標(biāo)變換的相位檢測研究范文

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《電氣應(yīng)用雜志》2014年第十二期

一、改進(jìn)型相位檢測法

針對三相電網(wǎng)電壓不平衡時傳統(tǒng)αβ－K/P坐標(biāo)變換相位檢測法無法鎖相的問題，本文提出一種基于對稱分量法的改進(jìn)措施。當(dāng)電網(wǎng)電壓不平衡時，三相電網(wǎng)電壓包括正序、負(fù)序和零序電壓，則三相電網(wǎng)電壓可表示為αβ－K/P坐標(biāo)變換相位檢測法在電網(wǎng)電壓不平衡情況時，存在的不足主要是由電網(wǎng)電壓中的負(fù)序分量導(dǎo)致的，此時引入對稱分量法，其基本原理是將正序分量從不平衡電壓中分解出來，然后將正序分量作為3/2變換器的輸入，這時相位檢測器中不存在相應(yīng)的負(fù)序分量的輸入，從而有效抑制了電網(wǎng)電壓中負(fù)序分量導(dǎo)致的影響。采用基于對稱分量法的正序分量分解算法。為了實現(xiàn)正序分量的分解運(yùn)算，考慮到復(fù)變量中虛部相對實部的90°偏移特性，可以通過帶90°滯后的全通濾波器和恒定比例增益來實現(xiàn)。基于對稱分量法的αβ－K/P坐標(biāo)變換相位檢測系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)原理圖如圖3所示。

二、仿真驗證與分析

為了驗證改進(jìn)型坐標(biāo)變換檢測系統(tǒng)的有效性，在Matlab/Simulink環(huán)境下搭建了基于對稱分量法的αβ－K/P坐標(biāo)變換相位檢測系統(tǒng)仿真模型。首先，驗證αβ－K/P坐標(biāo)變換相位檢測法在電網(wǎng)電壓跌落、相位突變和頻率偏移時，傳統(tǒng)檢測系統(tǒng)和改進(jìn)后檢測系統(tǒng)的鎖相性能。仿真參數(shù)為:三相電網(wǎng)電壓ua=ub=uc=220V，頻率f=50Hz，a相初始相位為0。在0.03～0.07s分別將電壓跌落為原來的一半，如圖4所示;相位突變90°如圖5所示;頻率偏移25Hz如圖6所示。然后，對比αβ－K/P坐標(biāo)變換相位檢測系統(tǒng)改進(jìn)前后在三相電網(wǎng)電壓不平衡的情況下的鎖相效果。三相電網(wǎng)電壓不平衡情況下的仿真條件為:在0～0.1s引入負(fù)序電壓，幅值110V，初始相位為0，頻率為50Hz。此時的仿真波形如圖7所示。由仿真結(jié)果可以看出傳統(tǒng)αβ－K/P坐標(biāo)變換相位檢測系統(tǒng)在電網(wǎng)電壓跌落、相位突變和頻率偏移時均能準(zhǔn)確鎖相，而改進(jìn)后的相位檢測系統(tǒng)，在檢測系統(tǒng)之前加入了正序電壓提取模塊，當(dāng)電壓發(fā)生變化時，提取模塊對變化電壓進(jìn)行正序提取，初始提取時只有0.003s的過渡調(diào)整時間，不影響鎖相準(zhǔn)確度。在三相電壓不平衡出現(xiàn)負(fù)序電壓時，傳統(tǒng)相位檢測系統(tǒng)無法鎖相，造成相位失鎖，而改進(jìn)后的相位檢測系統(tǒng)依然能夠準(zhǔn)確鎖相。由仿真結(jié)果可以看出針對以上各種非理想電壓情況改進(jìn)后的新型相位檢測系統(tǒng)均能有效鎖相。

三、結(jié)束語

理論分析和仿真結(jié)果表明，基于對稱分量法的坐標(biāo)變換相位檢測系統(tǒng)不但可以在三相電網(wǎng)電壓跌落、相位突變和頻率偏移的情況下準(zhǔn)確鎖相，而且可以從三相不平衡電壓中提取正序分量，有效地抑制電網(wǎng)電壓中的負(fù)序分量對相位檢測的影響，實現(xiàn)了相位檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，解決了三相電網(wǎng)電壓不平衡情況下檢測系統(tǒng)無法鎖相的問題。

作者：王英連君俏單位：大連交通大學(xué)電氣信息學(xué)院