技術領域

本發明涉及一種RTDS鎖相同步元件，具體涉及一種用于直流輸電的RTDS鎖相同步元件。?

背景技術

在高壓直流輸電領域，RTDS是目前最佳的閉環測試工具，能夠連接外部的控制和保護設備進行測試。當沒有外部控制和保護設備時，RTDS自身也能夠搭建控制和保護模型進行仿真，這對直流輸電的系統研究具有重要意義。?

鎖相同步元件是直流輸電最重要的基礎組件，其輸出直接用于觸發脈沖的產生和分配。但是目前在RTDS中能夠使用的鎖相同步手段，均不能達到高壓直流輸電所需的性能和精度。為了更精確地仿真高壓直流輸電的控制過程，非常有必要在RTDS中設計全新的鎖相同步元件。?

發明內容

本發明的目的是提供一種RTDS鎖相同步元件，以滿足高壓直流輸電對觸發脈沖同步的性能和精度要求。?

為實現上述目的，采用的技術方案是，一種RTDS鎖相同步元件，包括抗混疊濾波模塊、重采樣模塊、濾過正序和濾除諧波的數字濾波模塊、交流電壓的幅值和相位計算模塊，上述各模塊順序連接，其中抗混疊濾波模塊輸入為三相電壓，交流電壓的幅值和相位計算模塊輸出為同步電壓的幅值和相位，同步電壓的幅值和相位輸出經交流電壓頻率跟蹤模塊連接于重采樣模塊的控制端，同步電壓的相位輸出經相位誤差控制和相位積分模塊輸出鎖相環的輸出相位。?

所述的相位誤差控制器和相位積分模塊包括順次連接的相位誤差計算子模?塊、比例積分控制子模塊和相位積分模塊，其中的相位積分模塊輸出鎖相環的輸出相位，相位誤差計算子模塊的輸入為同步電壓相位和鎖相環的輸出相位。?

所述的交流電壓頻率跟蹤模塊輸入的同步電壓的幅值經幅值判斷子模塊連接于頻率積分子模塊和比例積分控制子模塊，輸入的同步電壓的相位依次經過相鄰兩次采樣點計算子模塊和1/4周波的角差計算子模塊連接于頻率積分子模塊，頻率積分子模塊的輸出連接于重采樣模塊的控制端。?

所述的濾過正序和濾除諧波的數字濾波模塊包括依次連接的三相電壓到αβ變換子模塊和數字濾波子模塊。?

所述的相位誤差計算子模塊設有抗混疊濾波模塊的靜態補償和動態補償。?

所述的幅值判斷子模塊判斷同步電壓幅值是否大于A倍的額定電壓，若大于A倍的額定電壓則輸出工作信號，啟動頻率積分子模塊和比例積分控制子模塊；否則對應兩積分器的輸出維持不變。?

所述的重采樣模塊為線性插值采樣模塊。?

所述的抗混疊濾波模塊為巴特沃斯低通濾波器。?

所述的濾過正序和濾除諧波的數字濾波模塊的額定采樣間隔為600～650us，做為優化采樣間隔取值為625us。?

所述的交流電壓的幅值和相位計算模塊的輸入為采樣信號經濾過正序和濾除諧波的數字濾波模塊輸出的兩個正交向量a和b，輸出交流電壓幅值m的計算公式為?輸出交流電壓相位p的計算公式為tan^-1b/a。?

本發明采用抗混疊濾波器防止了重采樣時發生頻率混疊，濾過正序和濾除諧波的數字濾波模塊真正排除了負序分量和PT斷線對鎖相跟蹤過程的干擾，交流電壓頻率跟蹤模塊對系統電壓的基波頻率進行跟蹤，從而動態調整采樣間隔，在系統頻率發生偏移的時候，仍然按設計的每周波采樣點數進行采樣，從而保證測量計算的精度。?

附圖說明

圖1是本發明的結構框圖。?

具體實施方式

如圖1所示，本實施例主要由以下幾個部分構成：?

a)抗混疊濾波模塊，采用巴特沃斯低通濾波器1；?

RTDS的典型工作步長為50us，根據采樣定理能夠表示高達10000Hz的信號；如圖1的虛框所示，大多數組成部分的工作采樣間隔為625us，只能表示800Hz以下的信號。為了防止重采樣時發生頻率混疊，必須設置抗混疊濾波器將RTDS原始信號的高頻部分濾除，本實施例中使用5階的巴特沃斯低通濾波器，截至頻率設置為400Hz。?

b)重采樣模塊，采用線性插值采樣模塊2；?

因為RTDS的工作步長不是本實施例采樣間隔的整數倍，為了盡量提高計算精度，在重采樣時使用了線性插值采樣模塊。?

c)濾過正序和濾除諧波的數字濾波模塊，包括三相電壓到αβ變換子模塊3和數字濾波子模塊4；?

要想真正排除負序分量和PT斷線對鎖相跟蹤過程的干擾，必須使用能夠濾過正序分量的數字濾波模塊，因為只有正序分量在故障過程中相位是保持不變的。?