坐標變換的相位檢測研究范文

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《電氣應用雜志》2014年第十二期

一、改進型相位檢測法

針對三相電網電壓不平衡時傳統αβ－K/P坐標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措施。當電網電壓不平衡時，三相電網電壓包括正序、負序和零序電壓，則三相電網電壓可表示為αβ－K/P坐標變換相位檢測法在電網電壓不平衡情況時，存在的不足主要是由電網電壓中的負序分量導致的，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的負序分量的輸入，從而有效抑制了電網電壓中負序分量導致的影響。采用基于對稱分量法的正序分量分解算法。為了實現正序分量的分解運算，考慮到復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。基于對稱分量法的αβ－K/P坐標變換相位檢測系統控制結構原理圖如圖3所示。

二、仿真驗證與分析

為了驗證改進型坐標變換檢測系統的有效性，在Matlab/Simulink環境下搭建了基于對稱分量法的αβ－K/P坐標變換相位檢測系統仿真模型。首先，驗證αβ－K/P坐標變換相位檢測法在電網電壓跌落、相位突變和頻率偏移時，傳統檢測系統和改進后檢測系統的鎖相性能。仿真參數為:三相電網電壓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坐標變換相位檢測系統改進前后在三相電網電壓不平衡的情況下的鎖相效果。三相電網電壓不平衡情況下的仿真條件為:在0～0.1s引入負序電壓，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。由仿真結果可以看出傳統αβ－K/P坐標變換相位檢測系統在電網電壓跌落、相位突變和頻率偏移時均能準確鎖相，而改進后的相位檢測系統，在檢測系統之前加入了正序電壓提取模塊，當電壓發生變化時，提取模塊對變化電壓進行正序提取，初始提取時只有0.003s的過渡調整時間，不影響鎖相準確度。在三相電壓不平衡出現負序電壓時，傳統相位檢測系統無法鎖相，造成相位失鎖，而改進后的相位檢測系統依然能夠準確鎖相。由仿真結果可以看出針對以上各種非理想電壓情況改進后的新型相位檢測系統均能有效鎖相。

三、結束語

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

作者：王英連君俏單位：大連交通大學電氣信息學院