專利名稱：同步信號(hào)獲取系統(tǒng)及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力電子與電力傳動(dòng)領(lǐng)域，特別涉及一種同步信號(hào)獲取系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
在電力電子與電力傳動(dòng)裝置(如PWM整流器、逆變器，交流電動(dòng)機(jī))控制器設(shè)計(jì) 中，為簡(jiǎn)化控制器設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，通常在兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系設(shè)計(jì)各種控制器，則需將三 相坐標(biāo)系中的量通過旋轉(zhuǎn)變換矩陣變換到兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系中，或?qū)上嗤叫D(zhuǎn) dq坐標(biāo)系中的量通過旋轉(zhuǎn)變換逆矩陣變換到三相坐標(biāo)系中。在旋轉(zhuǎn)變換矩陣中需要與電源 的同步信號(hào)sincot、COScot及ω (ω為電源角頻率)，因此，同步信號(hào)的獲取的是否準(zhǔn)確對(duì) 控制器的設(shè)計(jì)有很大影響，亦影響電力電子與電力傳動(dòng)裝置的性能。大多數(shù)電力電子與電力傳動(dòng)裝置的控制器是在兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系進(jìn)行設(shè)計(jì) 的，利用鎖相環(huán)PLLphase Lock Loop,PLL)獲取同步信號(hào)。傳統(tǒng)的I3LL有基于過零檢測(cè)、靜 止坐標(biāo)系及同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系三類；過零檢測(cè)類PLL是最簡(jiǎn)單的一種，但在頻率變化或電壓 凹陷時(shí)性能變差；靜止坐標(biāo)系類PLL在不平衡電壓條件下不能進(jìn)行精確相位跟蹤；同步旋 轉(zhuǎn)坐標(biāo)系類PLL在不正常的電網(wǎng)條件下性能較好，但在不平衡電網(wǎng)條件下性能變差。鎖相 環(huán)一般由鑒相器、環(huán)路濾波器和振蕩器構(gòu)成，濾波器采用低通濾波器LPF(L0W PassFilter, LPF)、陷波濾波器來獲取電網(wǎng)的幅角信息；但采用上述濾波器會(huì)帶來很大的滯后，產(chǎn)生一定 的穩(wěn)態(tài)誤差；且濾波器算法復(fù)雜，影響了檢測(cè)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度。當(dāng)電網(wǎng)不平衡或含有諧 波、電網(wǎng)頻率在50Hz附近波動(dòng)時(shí)，傳統(tǒng)的PLL很難保證相位的同步和精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種可獲取高精度同步信號(hào)的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)及方 法。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種同步信號(hào)獲取系統(tǒng)包括相線變換模塊，將三相 相電壓變換成三相線電壓Uuv、uvw, Uwu ；3/2變換模塊，將所述三相線電壓uuv、u 、Uwj變成兩 相靜止α β坐標(biāo)系中線電壓ula、uie ；帶通濾波器，濾去電網(wǎng)的擾動(dòng)信號(hào)，獲取與電網(wǎng)同頻 率的正弦波，并保證輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相位；線相變換模塊，將兩相靜止坐標(biāo)系中的線 電壓ula、uie變成兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓ua、ue ；及信號(hào)產(chǎn)生模塊，基于兩相靜止坐標(biāo) 系中的相電壓ua、ue得到同步信號(hào)sincot、coscot。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還提供一種同步信號(hào)獲取方法包括將三相相電壓變換成三相線電壓uuv、u 、Uwu ；將所述三相線電壓uuv、Uvw、Uwu變成兩相靜止α β坐標(biāo)系中線電壓Ula、U10 ；濾去電網(wǎng)的擾動(dòng)信號(hào)，獲取與電網(wǎng)同頻率的正弦波，并保證輸出信號(hào)與輸入信號(hào) 同相位；將兩相靜止坐標(biāo)系中的線電壓Ula、U10變成兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓Ua，U0 ； 及
基于兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓Ua，U0得到同步信號(hào)Sincot、COScot。本發(fā)明提供的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)和方法，由于采用線相變換和相線變換可在電網(wǎng) 不平衡或存在擾動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)高性能同步信號(hào)的提取。另外，帶通濾波器的輸出與輸入無相 移，濾波性能好。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的同步信號(hào)獲取方法的流程示意圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例提供的電網(wǎng)不平衡時(shí)三相電壓的波形示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例提供的在電網(wǎng)不平衡時(shí)獲取的同步信號(hào)的波形示意圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例提供的加入擾動(dòng)(t點(diǎn))時(shí)三相電壓的波形示意圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例提供的加入擾動(dòng)(t點(diǎn))時(shí)獲取的同步信號(hào)的波形示意圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的本發(fā)明實(shí)施例提供的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)包括相 線變換模塊101、3/2變換模塊102、帶通濾波器103、線相變換模塊104、信號(hào)產(chǎn)生模塊105 及頻率自適應(yīng)控制器106。其中，相線變換模塊101將相電壓變換成三相線電壓uuv、u , Uwu,若能測(cè)得三相相 電壓，由下式算得線電壓

權(quán)利要求
1. 一種同步信號(hào)獲取系統(tǒng)，其特征在于，包括 相線變換模塊，將三相相電壓變換成三相線電壓Uuv、Uvw, Uwj ；3/2變換模塊，將所述三相線電壓uuv、uvw、uwu變成兩相靜止α β坐標(biāo)系中線電壓ula、丄10帶通濾波器，濾去電網(wǎng)的擾動(dòng)信號(hào)，獲取與電網(wǎng)同頻率的正弦波，并保證輸出信號(hào)與輸 入信號(hào)同相位；線相變換模塊，將兩相靜止坐標(biāo)系中的線電壓Ula、U10變成兩相靜止坐標(biāo)系中的相電 壓ua、u0 ；及信號(hào)產(chǎn)生模塊，基于兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓Ua、ue得到同步信號(hào)Sinco t、C0S cot。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)，其特征在于，還包括頻率自適應(yīng)控制器，向所述帶通濾波器輸出電網(wǎng)角頻率ω和保證帶通濾波器性能不 變所需的品質(zhì)因數(shù)Q。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)，其特征在于，所述相電壓變換成三相線 電壓Uuv>Uwu 是(U Λ UVη -ι ο)hi將三相相電壓通過U VW-0 1 -1wV變換成三相線電壓Uuv、Uvw,ViWU )v-i ο ι,Uu、Uv > Uw 為三相相電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)，其特征在于，所述將所述三相線電壓uuv、 UfUwu變成兩相靜止α β坐標(biāo)系中線電壓Ula、U10是將所述三相線電壓uuv、uvw, Uwu通過UUI β\ U I O J二 Muvw I α β(u 、U VU\U W U J變成兩相靜止α β坐標(biāo)系中線電壓Ula、U13 ；其中，所述Muwa3是三相線電壓變成兩相靜止α β坐標(biāo)系中電壓的等量變換矩陣；所述Muvw / α β1_ ~3O2 22 2所述Ultl為零序電壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)，其特征在于，所述保證輸出信號(hào)與輸入 信號(hào)同相位是通過讓所述帶通濾波器的中心角頻率Qci實(shí)時(shí)跟蹤電網(wǎng)角頻率ω而實(shí)現(xiàn)的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)，其特征在于，所述將兩相靜止坐標(biāo)系中的線電壓Ula、U10變成兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓Ua，U0是通過·
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)，其特征在于，所述基于兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓Ua、Up得到同步信號(hào)sin cot、cos COt是通過-
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)，其特征在于，所述向所述帶通濾波器輸 出電網(wǎng)角頻率ω和保證帶通濾波器性能不變所需的品質(zhì)因數(shù)Q包括當(dāng)電網(wǎng)角頻率ω不等于所述帶通濾波器的中心角頻率Coci時(shí)，根據(jù)sincot信號(hào)，計(jì)算 sin ω t的周期Τ，從而得到ω = 2 π/Τ、電網(wǎng)頻率f = 1/Τ ；用計(jì)算得到的ω更新所述帶通 濾波器的中心頻率Qci;計(jì)算頻率偏差A(yù)f = 50-f，利用ρ = a計(jì)算帶通濾波器新的品質(zhì)因數(shù)Q，并進(jìn)行品質(zhì)因數(shù)Q的更新。
9.一種同步信號(hào)獲取方法，其特征在于，包括 將三相相電壓變換成三相線電壓Uuv、Uvw, Uwj ；將所述三相線電壓uuv、uvw、um變成兩相靜止α β坐標(biāo)系中線電壓ula、uie ； 濾去電網(wǎng)的擾動(dòng)信號(hào)，獲取與電網(wǎng)同頻率的正弦波，并保證輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相位；將兩相靜止坐標(biāo)系中的線電壓Ula、U10變成兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓Ua，U0 ；及 基于兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓Ua，U0得到同步信號(hào)Sincot、coson。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的同步信號(hào)獲取方法，其特征在于，還包括向所述帶通濾波器輸出電網(wǎng)角頻率和保證帶通濾波器性能不變所需的品質(zhì)因數(shù)Q。
全文摘要
本發(fā)明公開了同步信號(hào)獲取系統(tǒng)及方法。所述系統(tǒng)包括相線變換模塊、3/2變換模塊、帶通濾波器、線相變換模塊及信號(hào)產(chǎn)生模塊。所述方法包括將三相相電壓變換成三相線電壓、、；將所述三相線電壓、、變成兩相靜止坐標(biāo)系中線電壓、；濾去電網(wǎng)的擾動(dòng)信號(hào)，獲取與電網(wǎng)同頻率的正弦波，并保證輸出信號(hào)與輸入信號(hào)同相位；將兩相靜止坐標(biāo)系中的線電壓、變成兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓，；及基于兩相靜止坐標(biāo)系中的相電壓，得到同步信號(hào)、。本發(fā)明提供的同步信號(hào)獲取系統(tǒng)和方法，由于采用線相變換和相線變換可在電網(wǎng)不平衡或存在擾動(dòng)時(shí)，實(shí)現(xiàn)高性能同步信號(hào)的提取。另外，帶通濾波器的輸出與輸入無相移，濾波性能好。
文檔編號(hào)H03H7/09GK102142825SQ20111009727
公開日2011年8月3日 申請(qǐng)日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者王久和 申請(qǐng)人:北京信息科技大學(xué)