非理想三相电网的特征信号提取.docx

在非理想三相电网中，电网电压畸变和不平衡是常态，这导致了奇数次和偶数次谐波以及负序分量的出现，这些因素对并网系统的稳定性造成严重影响。为了应对这一问题，研究非理想电网下谐波和负序分量的提取算法显得至关重要。 锁相环（PLL）技术是实时检测网络同步信号的有效工具，尤其在负序分量提取中广泛应用。三相同步锁相环（SRF-PLL）因其易于实现、强鲁棒性和高跟踪精度，成为了并网系统中的首选。然而，在电网电压不平衡的条件下，SRF-PLL的跟踪性能会受到基频负序电压和高频谐波的干扰。为此，研究人员提出了一系列改进的锁相环技术，如文献[8,9,10]所示。 文献[11]中，采用了自适应陷波滤波器来在同步旋转框架内生成正交信号，以此实现基频正序和负序电压的分离。文献[12,13]则提出了一种频率自适应的锁相环结构，使其能适应电网电压频率的变化，但这种方法的计算量大，实施起来较为复杂。另一方面，滑动平均滤波器（MAF）因能阻挡所有整数倍的赫兹信号，被用于设计先进的锁相环方法，如文献[15,16]所示。复系数滤波器锁相环（CCF-PLL）是一种常用的锁相环结构，它能快速准确地提取基频电压的正序分量，实现精确锁相。文献[17]通过改进SRF-PLL的PI控制器，提高了传统CCF-PLL算法的性能，而无需增加计算量。文献[18]引入了二阶复系数滤波器的CCF-PLL，其谐波抑制能力优于一阶复系数滤波器。文献[19]提出的多阶通用CCF-PLL算法进一步提升了其动态特性和滤波能力。 在谐波提取方法中，同步检测法、傅里叶变换法、自适应检测法和小波变换法是最常见的。傅里叶变换因其结构简单和较好的谐波提取效果而被广泛采用，其中滑动离散傅里叶变换（SDFT）和快速傅里叶变换（FFT）是最常用的两种。尽管FFT和SDFT在提高运算速度的同时保持了谐波提取效果，但它们对于特定谐波的灵活性较低，并可能浪费不必要的计算资源。同步检测法虽然具有良好的抗扰动性和谐波跟踪效果，但不便于单独补偿谐波和正负序无功分量，且存在检测时间较长的问题。 考虑到非理想电网环境中谐波和负序分量往往同时存在，文章提出了一种基于改进滑动离散傅里叶变换（ISDFT）的谐波和负序分量提取算法。ISDFT方法更简单，且避免了复杂的参数调整，相对于现有方法具有优势。 非理想电网的特征主要体现在三相电压不平衡时，可以将三相电网电压分解为正序、负序等效电路，忽略零序分量的影响。正序电路中，正序电压与交流电压相互作用产生正序并网电流；负序电路中，负序电压则产生负序电流。这种等效电路分析有助于理解非理想电网环境下的电压和电流行为，为谐波和负序分量的提取提供理论基础。