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        Clark—Park變換在鎖相環(huán)中的應(yīng)用研究

        2014-10-21 19:57:17汪周瑋陸原郭素兵
        關(guān)鍵詞:鑒相器鎖相環(huán)仿真

        汪周瑋 陸原 郭素兵

        摘 要:鑒相器是鎖相環(huán)中的重要組成部分,其設(shè)計(jì)方法有很多。Clark-Park坐標(biāo)變換法是三相鑒相器常用的一種設(shè)計(jì)方法,由于其Park變換存在多種形式,所以對(duì)常見(jiàn)的兩種Park變換從算法角度進(jìn)行分析研究,并通過(guò)Simulink環(huán)境對(duì)鎖相環(huán)模型進(jìn)行仿真分析。

        關(guān)鍵詞:鎖相環(huán);鑒相器;仿真

        中圖分類(lèi)號(hào):TM761.12

        光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展的今天,逆變并網(wǎng)成為學(xué)術(shù)屆研究的一個(gè)熱點(diǎn),并網(wǎng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)就是鎖相[1]。三相鑒相器作為鎖相環(huán)中的重要組成,其常用的一套設(shè)計(jì)原理就是Clark-Park變換。但是由于Park變換的形式不統(tǒng)一,使得有人在運(yùn)用上欠缺考慮,本文從最常見(jiàn)的Park兩種變換出發(fā),明確其變化始末和通過(guò)Simulink的仿真分析其對(duì)鎖相環(huán)的影響。

        1 Clark-Park變換原理[2-3]

        假設(shè)電網(wǎng)三相電壓為:

        Clark變換后通用的三相坐標(biāo)到兩相靜止坐標(biāo)表達(dá)式為:

        Park變換,如圖1所示:

        圖1中a圖為Park變換的一種,坐標(biāo)表達(dá)式為:

        圖1中b圖為Park變換的另一種,坐標(biāo)表達(dá)式為:

        (a)Park變換1

        (b)Park變換2

        其中,靜止坐標(biāo)α、β的合成矢量角頻率為ω,相角θ=ωt;旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)q、d的角頻率為ω0,相角θ0=ω0t。

        2 基于Clark-Park變換的鑒相器設(shè)計(jì)

        由式(1)(2)(3)得:

        三相鑒相器使三相電網(wǎng)輸入與本地震蕩信號(hào)作用輸出一個(gè)sin(θ-θ0)的信號(hào),從而通過(guò)正弦值的正、負(fù)或零判斷本地相位比電網(wǎng)相位超前、滯后或同步。將式(1)帶入(5)中有:

        uq=sin(θ-θ0) (6)

        同理,由圖1中b圖分析得:

        uq=-sin(θ-θ0) (7)

        由公式(6)和(7)可知,兩種分析得到結(jié)果不同,所以由兩種變換設(shè)計(jì)出的鎖相環(huán)器結(jié)構(gòu)也一定不同。

        3 Simulink仿真分析[5]

        對(duì)含Park1、Park2的兩種鎖相環(huán)分別建模仿真,仿真結(jié)果如圖2所示。

        (a)Park1鑒相器輸出

        (b)Park2鑒相器輸出

        (c)鎖相過(guò)程

        由圖2中a、b圖所示,兩種鎖相環(huán)的鑒相器雖然輸出不同,但在0.04s后均趨于平穩(wěn),表明鎖相完成,c圖中,ua與本地信號(hào)的確在0.04s后相位同步,即鎖相成功。

        4 結(jié)束語(yǔ)

        根據(jù)國(guó)家電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn),鎖相精度在理想范圍內(nèi)。Park變換的不同對(duì)鎖相環(huán)鎖相影響不大,只是在搭建模型時(shí)需要根據(jù)實(shí)際選擇變量,不同的Park變換會(huì)有不同的硬件結(jié)構(gòu)。

        參考文獻(xiàn):

        [1]汪海瑛,白曉民.并網(wǎng)光伏的短期運(yùn)行備用評(píng)估[J].電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2013(05):55-60.

        [2]龔錦霞,解大,張延遲.三相數(shù)字鎖相環(huán)的原理及性能[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2009(10):94-99.

        [3]吉正華,韋芬卿,楊海英.基于dq變換的三相軟件鎖相環(huán)設(shè)計(jì)[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2011(04):104-106.

        [4]林飛,杜欣.電力電子應(yīng)用技術(shù)的MATLAB仿真[M].北京:中國(guó)電力出版社,2012.

        作者簡(jiǎn)介:汪周瑋(1987-),男,河北邯鄲人,碩士研究生,從事太陽(yáng)能發(fā)電研究和電力系統(tǒng)仿真;陸原(1957-),男,江蘇蘇州人,高級(jí)工程師,碩士,從事電工理論與新技術(shù);郭素兵(1988-),男,河北邯鄲人,碩士研究生,從事電力電子技術(shù)。

        作者單位:河北大學(xué),河北保定 071002

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