一种可适应复杂网压条件的快速锁相环

作者：陈晓彤1，孙 正2，罗利文1作者单位：1.上海交通大学 电子信息与电气工程学院，上海200240；2.上海汽车集团股份有限公司，上海200041。摘要：基于双二阶广义积分器的锁相环(DSOGI-PLL)被广泛应用于逆变器实现同步并网。但是，当电网电压三相不平衡或存在谐波分量和直流偏移，即网压条件较为复杂时，滤波效果不理想，对输入信号的检测出现波动。因此，提出一种改进的二阶广义积分器结构，在分离正负序电压的基础上加入直流分量抑制模块，滤除直流电压，并在锁相环加入低通滤波器，从而提高锁相环抑制谐波电压和直流电压的能力，准确提取电网电压同步信号。在MATLAB/Simulink进行仿真研究，实验结果表明，该锁相环在电网电压存在多次谐波和直流电压时能够滤除谐波分量和直流分量，锁频锁相效果较好。引言：随着能源危机的日益严重，太阳能、风能等新能源技术作为应对能源危机和环境污染等问题的重要途经之一，越来越受到重视。可再生能源及分布式发电系统在电网中大量接入，并网逆变器是可再生能源并网的重要接口，对并网逆变器进行控制，保障并网逆变器与电网之间进行高效高质量的能量传输，是将可再生能源接入电网的关键技术[1-2]。锁相环(Phase-Locked Loop，PLL)技术是实现逆变器与电网同步运行的重要技术手段。逆变器与电网同步时，需要锁相环对电网电压的频率和相位进行精确的检测[3-4]。同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)是目前使用较为广泛的锁相环，结构简单，具有良好的动态性能，在理想电网情况下能够快速、精确地对电网的频率和相位进行检测和锁定。通过降低带宽，SRF-PLL还可以对具有高次谐波的电网电压进行检测。然而，在实际运行中，存在电网电压三相不平衡、谐波分量和直流分量注入等情况，传统的锁相环已经不能满足这种复杂网压条件下的锁相要求。在电网电压不平衡的情况下，SRF-PLL的检测会出现震荡误差。为了消除传统的SRF-PLL的检测误差，克服SRF-PLL的不足，国内外学者对锁相环进行深入研究，提出多种新型锁相环技术,有复系数滤波锁相环(CCF-PLL)[5]、基于延时信号消除的锁相环(DSC-PLL)[6]、自适应陷波器锁相环(ANF-PLL)[7]等。基于解耦双同步参考坐标系变换的锁相环(DDSRF-PLL)，通过dq变换和交叉解耦网络提取电网电压的正负序电压分量，从而实现了在电网电压不平衡条件下的锁相功能[8-9]。双二阶广义积分器(DSOGI-PLL)采用对称分量法，通过两个二阶广义积分(SOGI)器提取电网电压的正序分量[10-12]。然而，当电网存在高次谐波时，DDSRF-PLL和DSOGI-PLL检测到的频率和相位存在较大误差，并且DDSRF-PLL存在计算量大、结构复杂等问题。文章来源：《电子技术应用》杂志12月刊点击下方阅读原文，下载论文PDF

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