基于锁相环的不对称故障下电网电压的检测方法.pdf

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1、研究与开发基于锁相环的不对称故障下电网电压的检测方法戴志远汤宁平林莹莹(福州大学电气工程与自动化学院，福州350108)摘要为了在面对电网故障时，风力发电系统能够正常的运行和控制，需要对各种故障情况下电网电压的相角、频率、幅值进行快速和准确的检测，使得控制系统能够迅速做出相应的反应。本文根据对称分量法的原理，采用双dq变换对正、负序电压解耦，分析和改进了基于双dq变换的软件锁相环数学模型。仿真实验证明该模型能够在电网不对称故障情况下准确和有效的检测出电压相角、频率和幅值。关键词：双dq变换；锁相

2、环；风力发电；电网不对称故障MethodofVoltageDetectioninCaseofAsymmetricGridFaultsBasedonPLLDaiZh砂uanTangNingpingLinYingying(CollegeofElectricEngineeringandAutomation，FuzhouUniversity，Fuzhou350108)AbstractInordertothewindpowergenerationsystembenormaloperationandcont

3、rolinthegridfaults，thedetectionforvariousfaultconditionsofthegridvoltagephaseangle，frequency,amplitudemustbefastandaccurate，SOthatthecontrolsystemcanquicklymaketheappropriatereaction．Thispaperbasedontheprincipleofsymmetricalcomponents，useddualdqtrans

4、formforthepositiveandnegativesequencevoltagedecoupling，analysisedandimprovedthesoftwarePLLmathematicalmodelbasedondoubledqconversion．Thesimulationresultsshowthatthemodelcanaccurateandefficientdetectionvoltagephaseangle，frequencyandamplitudeincaseofas

5、ymmetricgridfaults．Keywords-doubledqtransformation；PLL；windpower；asymmetricalgridfaults在风力发电并网系统中，针对各种各样的电网故障，要求其具有低电压穿越的能力。实现低电压穿越首先需要并网逆变器的控制系统能够快速和准确的检测故障电压电流相角、频率和幅值[1。4]。采用锁相环(PLL)的方法能够方便的检测电网电压同步信号。锁相环又分为两种，--平e0是采用硬件电路实现，另一种是基于同步旋转坐标变换的软件锁相环(S

6、PLL)。对于对称三相电压的信号检测，传统的SPLL具有很好的效果，但是当三相电压不对称时，传统的方法无法有效的跟踪电压相角和频率，检测的结果失真。文献[5—7】采用了数字信号对消法(DSC)，但是这种方法会造成四分之一三相电源基波周期的延时；文献[8]采用双的dq变换SPLL是将正序和负序电压分别定向到正序同步旋30f电气技攒2014年第1期转坐标系和负序同步旋转坐标系，但是在电压不对称情况下，负序电压不～定和负序同步旋转坐标系d轴重合。本文通过分析三相电压基波的正序、负序分量，建立双dq变换

7、的数学关系，导出了基于双dq变换的锁相环锁相环的控制原理框图，利用MatlabSimulink仿真验证该模型能够在电网不对称故障情况下，准确的检测电压相角、频率、幅值。l双dq变换锁相环原理和数学模型在电力系统中，对于电网不对称故障情况的分析往往是利用对称分量法。对称分量法的原理是将一组不对称分量分解为三组对称分量，正序分量、负序分量、零序分量。从而可对各分量分别按对称电路进行分析，然后再将所得结果合成。双dq变换PLL正是基于对称分量法的原理，将电网电压U分解为正序分量仉和负序分量U，同时将其

8、分别变换到正向同步旋转坐标系和负向同步旋转坐标系中(如图1所示)，完成正、负序的解耦。其中，电压矢量U以CO角频率旋转，正向同步旋转坐标系以∞。角频率旋转，负向同步旋转坐标系以．CO．角频率旋转。图1双dq变换矢量分解图设三相电压如下f村。=U。cos(cot+仍){‰2％mc。s(倒‘120+仍)‘1’【甜。=U3c。cos(cot+120+‘03)将三相电压变换到以CO。角速度旋转的正向同步旋转坐标系可以表示为％甜c倒㈩将三相电压变换到以．C01角速度旋转的负向同步旋转坐标系可以表示为％惜c