坐标变换的相位检测研究范文

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《电气应用杂志》2014年第十二期

一、改进型相位检测法

针对三相电网电压不平衡时传统αβ－K/P坐标变换相位检测法无法锁相的问题，本文提出一种基于对称分量法的改进措施。当电网电压不平衡时，三相电网电压包括正序、负序和零序电压，则三相电网电压可表示为αβ－K/P坐标变换相位检测法在电网电压不平衡情况时，存在的不足主要是由电网电压中的负序分量导致的，此时引入对称分量法，其基本原理是将正序分量从不平衡电压中分解出来，然后将正序分量作为3/2变换器的输入，这时相位检测器中不存在相应的负序分量的输入，从而有效抑制了电网电压中负序分量导致的影响。采用基于对称分量法的正序分量分解算法。为了实现正序分量的分解运算，考虑到复变量中虚部相对实部的90°偏移特性，可以通过带90°滞后的全通滤波器和恒定比例增益来实现。基于对称分量法的αβ－K/P坐标变换相位检测系统控制结构原理图如图3所示。

二、仿真验证与分析

为了验证改进型坐标变换检测系统的有效性，在Matlab/Simulink环境下搭建了基于对称分量法的αβ－K/P坐标变换相位检测系统仿真模型。首先，验证αβ－K/P坐标变换相位检测法在电网电压跌落、相位突变和频率偏移时，传统检测系统和改进后检测系统的锁相性能。仿真参数为:三相电网电压ua=ub=uc=220V，频率f=50Hz，a相初始相位为0。在0.03～0.07s分别将电压跌落为原来的一半，如图4所示;相位突变90°如图5所示;频率偏移25Hz如图6所示。然后，对比αβ－K/P坐标变换相位检测系统改进前后在三相电网电压不平衡的情况下的锁相效果。三相电网电压不平衡情况下的仿真条件为:在0～0.1s引入负序电压，幅值110V，初始相位为0，频率为50Hz。此时的仿真波形如图7所示。由仿真结果可以看出传统αβ－K/P坐标变换相位检测系统在电网电压跌落、相位突变和频率偏移时均能准确锁相，而改进后的相位检测系统，在检测系统之前加入了正序电压提取模块，当电压发生变化时，提取模块对变化电压进行正序提取，初始提取时只有0.003s的过渡调整时间，不影响锁相准确度。在三相电压不平衡出现负序电压时，传统相位检测系统无法锁相，造成相位失锁，而改进后的相位检测系统依然能够准确锁相。由仿真结果可以看出针对以上各种非理想电压情况改进后的新型相位检测系统均能有效锁相。

三、结束语

理论分析和仿真结果表明，基于对称分量法的坐标变换相位检测系统不但可以在三相电网电压跌落、相位突变和频率偏移的情况下准确锁相，而且可以从三相不平衡电压中提取正序分量，有效地抑制电网电压中的负序分量对相位检测的影响，实现了相位检测系统的准确性，解决了三相电网电压不平衡情况下检测系统无法锁相的问题。

作者：王英连君俏单位：大连交通大学电气信息学院