基于形态滤波的单相锁相环.pdf

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1、《自动化与仪器仪表》2016年第1期(总第195期)基于形态滤波的单相锁相环水郭志成1，周德东1，吴记群2，边玉国1(1．兰州工业学院电气工程学院，甘肃兰州730050；2．兰州工业学院电子信息工程学院，甘肃兰州730050)摘要：对动态电压恢复器电压跌落检测方法中的单相软件锁相环进行了研究，针对基于求导法的邮一面变换单相锁相环检测精度易受到电网电压中低频分量的影响，在此基础上提出了基于形态滤波的单相软件锁相环。设计了形态滤波器，根据滤波后信号的特点选取了适当的结构元素和形态变换算法，以此来抑制锁相环鉴相器输出中的2次谐波，提高锁相环的检测精度。最后对两种方法进行仿

2、真对比实验，结果表明该方法能够大幅度削弱鉴相器输出中的2次谐波，且延时小，锁相环可以准确、快速锁定相位。关键词：单相锁相环；邮一由；动态电压恢复器；形态滤波器中图分类号：TP273文献标识码：BDOI编码：10．14016／j．cnki．100l一9227．2016．01．053Abstract：ThesoftPLL(PhaseLockedLoopusedinthevoltagesagofdynamicvoltagerestorerisstudied．ToavoidtheimpactofthelowfrequencycomponentofGridvoltageinD

3、ynamicVoltageRestorervoltagedropmethodbasdedonthederivationofo哆一dgtransfomation，asoftPLLbasedonthemathematicalmo叩hologyfilterispresented，whichselectstheappropriatemorphologicstnlctureelementsandthepmpermo甲hologicopemtorstodesignalow—passmorphological矗lterforrestrainingthesecondha瑚onicp

4、mducedbythephasedetectoroutputandimprovingthedetectionaccuracyofPLL．Finally，simultationexperimentresultoftwomethodsshowthat，theinterferenceissubstantiallyattenuatedandtheopemtionofmorphoIogicalfilterissimpleandfast，meetingtherequirementsofPU．detec—tion．Keywords：single—PhasePhase—Locked

5、Loop；c哆一由；DVR；morphologicalfilterO引言随着现代工业自动化的程度越来越高，大量的敏感设备投入使用，例如在工业生产各个环节中用于检测、分析、控制、管理的微机系统，这些系统的使用对生产效益和经济效益的提高具有积极意义。但是敏感设备对供电质量却要求较高，尤其是瞬时供电中断，毫秒级持续时间的电压跌落、电压升高等动态电能质量问题对其正常工作影响最为严重，往往会造成产品报废及质量下降问题，产生巨大的经济损失¨J。因此，从理论和实践两个方面进行探索，开展相关电能质量研究工作，对于电能质量问题的改善，具有非常积极的意义。近年来，各国电力专家都在不断探

6、索解决此类问题的方法和措施，目前普遍认为在众多的此类电能质量补偿装置中，动态电压恢复器(DVR)是最有效、最经济的手段。1。。。DVR安装在电源与敏感负载之间，当负载侧发生电压跌落，DVR会在极短的时间内产生任意相位和幅值的电压，以补偿负载侧电压跌落，以保证负载侧供电质量。DVR可对电力系统中的电压跌落、闪变和谐波等动态电能质量问题进行有效的补偿。在DVR中补偿效果的好坏，首先取决于能够准确、快速的检测出电压跌落。目前，应用最多的电压跌落检测方法主要是基于基于瞬时无功理论的d—q变换法及其改进方法’“。而这些方法都用到了软件锁相环(sPLL)来获得与电源电压相位同步

7、的信息，但是传统sPLL易受到三相不平衡条件下负序分量和常用低通滤波器的影响，使得检测方法的检测精度和实时性很难满足DVR检测要求。并且考虑到引起电力系统电压跌落的故障主要为单相接地故障，而传统sPLL还不能直接应用于单相电压跌落检测中，因此本文在对传统sPLL研收稿日期：2015—09—28。基金项目：兰州工业学院青年科技创新项目(13K—011)作者简介：郭志成(1978一)男，硕士，讲师，主要研究方向为电能质量监测与控制。究基础之上设计了基于形态滤波的单相SPLL，理论分析和仿真实验表明，该方法具有实时性好、精度高的优点。1SPLL1．1基本工作原理文献[