基于MATLAB的Park变换三相电力系统同步信号提取与分析项目

资 源 简 介

本项目实现经典Park变换算法，将三相静止坐标系（ABC）信号转换为同步旋转坐标系（dq0），用于提取电力系统基波分量并实现相位锁定。适用于电力电子与电机控制领域的信号分析。

详 情 说 明

基于Park变换的三相电力系统同步信号提取与分析

项目介绍

本项目实现了经典Park同步信号处理算法，专用于三相电力系统的同步参考坐标系变换分析。通过Clarke变换与Park变换的结合，配合数字相位锁定环(PLL)技术，可将三相静止坐标系(ABC)中的电压或电流信号高效转换为同步旋转坐标系(dq0)。该转换能够将基波分量转化为直流形式，便于后续的幅值、相位与频率提取与分析。系统具备自动跟踪电网频率动态变化、实时更新变换矩阵的能力，为电力系统监控、电能质量分析及控制策略设计提供核心信号处理支持。

功能特性

• 坐标变换核心算法：完整实现从ABC三相静止坐标系到αβ静止坐标系(Clarke变换)，再到dq同步旋转坐标系(Park变换)的转换流程。
• 实时相位与频率锁定：内置数字PLL，能够实时准确地跟踪输入信号的相位角与系统频率，即使面对频率波动也能保持同步。
• 多分量同步输出: 同步生成直轴分量(d-axis)、交轴分量(q-axis)及零序分量(0-axis)，全面表征信号在旋转坐标系下的特性。
• 动态变换矩阵: 为每个采样点计算对应的Park变换矩阵，提供完整的变换过程数据。
• 灵活输入适配: 支持对电压或电流信号进行处理，并可配置系统额定频率、采样频率及幅值基准。

使用方法

1. 准备输入数据：将三相采样信号整理为N×3的矩阵形式，其中N为采样点数，三列分别对应A、B、C相的瞬时值。
2. 设置系统参数：指定系统的额定频率（如50Hz或60Hz）和实际采样频率。可根据需要设置信号的幅值基准值进行标幺化。
3. 执行主程序：运行主处理函数，程序将自动完成信号变换与PLL跟踪。
4. 获取输出结果：程序输出包括：

- dq0_components: N×3矩阵，包含d、q、0轴分量。 - frequency_track: N×1向量，实时跟踪的系统频率序列。 - phase_angle_track: N×1向量，实时跟踪的相位角序列。 - park_matrix: 3×3×N数组，记录每个采样点的Park变换矩阵。

基本调用示例（MATLAB环境）： % 假设三相信号数据为 threePhaseData, 额定频率为50Hz, 采样频率为5000Hz [dq0, freq, phase, parkMat] = main(threePhaseData, 50, 5000);

系统要求

• 运行平台: MATLAB R2018a 或更高版本。
• 必要工具包: 仅需基础MATLAB环境，无需额外安装特定工具箱。

文件说明

主程序文件集成了项目的全部核心功能。它负责读取三相输入信号与系统参数，首先通过Clarke变换将三相静止信号转换为两相静止αβ坐标系下的信号；随后，利用内部实现的相位锁定环结构实时估算电网同步相位角，并动态构建同步旋转坐标系的变换角度；在此基础上，执行Park变换，将αβ信号准确地映射到dq0旋转坐标系中，最终输出各分量结果、频率与相位的跟踪数据以及完整的变换矩阵。整个流程实现了对三相电力信号的同步分解与特征提取。