一种基于复系数滤波器的自适应锁相方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115864365A(43)申请公布日2023.03.28(21)申请号202211357063.3(22)申请日2022.11.01(71)申请人浙江大学地址310058浙江省杭州市西湖区余杭塘路866号申请人上海电气集团股份有限公司(72)发明人马皓陈婵张欣许飞胡建波(74)专利代理机构杭州天勤知识产权代理有限公司33224专利代理师胡红娟(51)Int.Cl.H02J3/00(2006.01)H02J3/01(2006.01)H02J3/32(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图5页(54)发明名称一种基于复系数滤波器的自适应锁相方法(57)摘要本发明公开了一种基于复系数滤波器的自适应锁相方法，包括Clark变换模块、CCFOSG模块、PSC计算模块、Park变换模块、锁相控制模块；所述CCFOSG模块包括：α轴直流分量消除模块、β轴直流分量消除模块、α轴正交信号发生器、β轴正交信号发生器；所述α轴直流分量消除模块结构与β轴直流分量消除模块相似，均包括复系数滤波器和低通滤波器。本发明针对电网各类故障导致传统锁相环准确性下降问题，对传统锁相环进行改进，利用复系数滤波器可提取正序分量的特性，从而使本发明能够抑制直流偏置、谐波分量以及基波负序分量等造成的干扰，同时具有较好的动态响应特性。CN115864365ACN115864365A权利要求书1/2页1.一种基于复系数滤波器的自适应锁相方法，其特征在于，包括：Clark变换模块、复系数滤波正交信号发生模块、PSC计算模块、Park变换模块以及锁相控制模块；所述Clark变换模块的输出端与CCFOSG模块的输入端相连，所述复系数滤波正交信号发生模块的输出端与Park变换模块的输入端相连，所述Park变换模块的输出端与锁相控制模块相连；所述Clark变换模块用于将三相静止坐标下的电网电压信号vabc转换为两相静止坐标下的电压信号vα和vβ；所述复系数滤波正交信号发生模块用于消除输入电网电压信号vabc中存在的直流偏置、谐波干扰和电网电压不平衡干扰，并将处理后的电网电压信号vabc传递到PSC模块；所述PSC计算模块用于接收复系数滤波正交信号发生模块输出的电网电压信号vabc，计算对应电网电压在两相静止坐标系下的正序分量和所述Park变换模块用于将PSC计算模块输出的正序分量和转换为同步旋转坐标系下的电压分量vd和vq；所述锁相控制模块用于在同步旋转坐标系下计算角速度与相位。2.根据权利要求1所述的基于复系数滤波器的自适应锁相方法，其特征在于，所述复系数滤波正交信号发生模块包括：α轴直流分量消除模块、β轴直流分量消除模块、α轴正交信号发生器、β轴正交信号发生器；所述α轴直流分量消除模块和β轴直流分量消除模块交错并联，所述α轴直流分量消除模块的输出端与α轴正交信号发生器的输入端相连，β轴直流分量消除模块的输出端与β轴正交信号发生器的输入端相连。3.根据权利要求2所述的基于复系数滤波器的自适应锁相方法，其特征在于，所述α轴直流分量消除模块由第一复系数滤波器和第一低通滤波器构成，所述α轴正交信号发生器输出端信号作为第一复系数滤波器的输入，所述第一复系数滤波器输出信号v′α与α轴直流分量消除模块输入信号vα的差值经过第一低通滤波器输出α轴直流分量vα_dc，所述α轴直流分量vα_dc反馈至输入信号vα处并与之相减，最终结果作为α轴直流分量消除模块的输出信号进入α轴正交信号发生器，并由所述α轴正交信号发生器产生滤除直流偏置干扰以及谐波干扰后的α轴电压信号4.根据权利要求2所述的基于复系数滤波器的自适应锁相方法，其特征在于，所述β轴直流分量消除模块由第二复系数滤波器和第二低通滤波器构造，所述β轴直流分量消除模块以β轴正交信号发生器输出信号和α轴直流分量消除模块中的第一复系数滤波器输出信号v′α构造第二复系数滤波器。5.根据权利要求4所述的基于复系数滤波器的自适应锁相方法，其特征在于，所述第一复系数滤波器与第二复系数滤波器的截止频率范围均为10～25Hz。6.根据权利要求2所述的基于复系数滤波器的自适应锁相方法，其特征在于，所述复系数滤波正交信号发生模块α轴或β轴的输入与输出信号传递函数表达式：所述CCFOSG模块α轴或β轴的输入与输出正交信号传递函数表达式：2CN115864365A权利要求书2/2页其中ωc为复系数滤波器的截止频率，为角速度估计值，s为复频域单位，j为复数单位，为‑90°移相算子，ke为阻尼系数，H0～H3分别为：所述CCFOSG模块能够消除直流偏置、谐波以及负序分量干扰，仅保留标称频率正序分量，从而实现锁相环快速准确锁相。7.根据权利要求1所述的基于复系数滤波器的自适应锁相方法，其特征在于，所述PSC计