基于hilbert变换的无锁相环电网同步信号检测方法及应用

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1、学校代码10530学号201510171874分类号TM464密级公开硕士学位论文基于Hilbert变换的无锁相环电网同步信号检测方法及应用学位申请人龙海鸿指导教师盘宏斌副教授学院名称信息工程学院学科专业控制工程（专硕）研究方向电力电子与自动化装置二零一八年六月六日SignalDetectionMethodofGridSynchronizationWithoutPhase-LockedLoopBasedonHilbertTransformanditsApplicationCandidateLongHaihongSupervisorPanHong

2、binCollegeTheCollegeofImformationEngineeringProgramControlEngineeringSpecializationPowerElectronicsandAutomationDevicesDegreeMasterUniversityXiangtanUniversityDateJune6,2018摘要随着全球环境问题日益突出，以及国际社会对于新能源发展的重视，使得新能源分布式发电系统在电网中的渗透率越来越高，电力系统电力电子化的趋势也逐步加强。新能源分布式发电系统一般通过并网逆变器接入配电网，并网

3、电能质量直接由并网控制策略所决定。在并网控制策略中，需要获取电网电压同步信号，因此，电网同步信号检测技术的性能是决定并网控制策略能否正常发挥功效的关键。因为配电网容易出现电网不平衡、严重畸变、频率偏移和频率波动等复杂工况，所以研究能在复杂电网工况下准确、快速提取电网同步信号的检测方法尤为重要。为此，本文主要研究适用于复杂电网工况下的电网同步信号检测方法。分析了几种具有代表性的基于同步旋转坐标系锁相环的电网同步信号检测方法，分别是SSRF-PLL、DSOGI-PLL和改进型DSOGI-PLL等。可知，SSRF-PLL适用于电网电压理想的工况；DS

4、OGI-PLL适用于电网电压不平衡和谐波含量低的工况；改进型DSOGI-PLL适用于电网电压不平衡及严重畸变的工况。同时，还分析了基于无锁相环的电网同步信号检测技术，其不需要对锁相环进行设计，而且在电网频率波动或者偏移的情况下具有更好的性能，但一般需要加入多个低通滤波器。为了满足复杂电网工况下的并网同步信号检测要求，本文提出一种基于Hilbert变换和预设同步旋转频率的无锁相环电网同步基准正弦信号检测方法。该方法通过预设同步旋转频率将特定次频率分量进行正、负转换，然后运用Hilbert变换的幅相特性和一定的运算消除正序谐波分量、基波负序分量和负

5、序谐波分量。该方法无需锁相环结构，且能准确的提取基波正序分量，进而得到电网同步信号。本文还分析了电网平衡工况下的传统并网控制策略在电网不平衡工况下的不足，为了使分布式发电系统能实现单位功率因数运行，即不向电网注入负序电流，研究了基于本文方法的电网不平衡控制策略。本文方法在电网不平衡、严重畸变、频率偏移和频率波动等复杂工况下能快速、准确的提取电网同步信号为并网控制策略提供计算参考值。最后，通过搭建用于验证本文方法的仿真和实物平台以及并网控制系统仿真验证了本文方法的有效性和优越性。关键词：配电网故障；电网同步信号检测；并网逆变器；预设旋转频率；Hi

6、lbert变换IAbstractWiththeincreasingglobalenvironmentalproblemsandtheattentiongivenbytheinternationalcommunitytothedevelopmentofnewenergysources,thepenetrationrateofnewenergydistributedgenerationsystemsinthepowergridisgettinghigherandhigher,andthetrendofpowerelectronicsinthepow

7、ersystemisalsograduallystrengthened.Generally,thenewenergydistributedgenerationsystemisconnectedtothedistributionnetworkthroughagrid-connectedinverter.Thegrid-connectedpowerqualityisdirectlydeterminedbythegrid-connectedcontrolstrategy.Inthegrid-connectedcontrolstrategy,thegr

8、idvoltagesynchronizationsignalneedstobeobtained.Therefore,theperformanceoft