一种改进型一阶广义积分锁频环的研究

稳定可靠的并网控制策略是提高光伏逆变器故障穿越能力的关键,对锁相技术的研究尤为重要。提出一种改进型一阶广义积分锁频环FOGI-FLL(frequency-locked loop based on first order generalized integrator)技术,首先利用滑动平均滤波器MAF(moving average filter)滤除电网电压中的谐波分量,消除谐波对FOGI-FLL的影响,再利用FOGI-FLL进行基波正、负序分离。仿真结果表明:在发生谐波畸变的电网中,所提出的方法能够在电网电压不平衡、频率突变和相位跳变的故障情况下,准确提取出电网电压的基波正、负序分量,并快速跟踪电网频率和相位。

基于降阶广义积分器的三相并网逆变器锁频环技术

并网电流的质量是衡量并网逆变器性能的重要指标,快速而精确地检测电网频率和相位是控制并网电流的前提。在现有的频率锁定环(FLL)基础上提出了一种基于降阶广义积分器的改进型频率锁定环方法(这里称ROGI-FLL),该方法能够在电网电压不平衡、谐波失真、直流偏移等条件下,提取电网电压和频率的正序和负序分量,在无锁相环的条件下直接用于并网电流控制策略,最后通过仿真和实验验证了该方法的可行性和效用性。

一种穿越频率自适应的四阶广义积分锁频环

滤波器级联型锁频环可以抑制电网电压中非基频分量对频率估计的影响,适用于直流偏置严重和谐波复杂多变的场景,但是难以同时兼顾动态和稳态性能。分析对比了级联二阶广义积分锁频环(cascaded second-order generalized integrator frequency-locked loop,CSOGI-FLL)和四阶广义积分锁频环(fourth-order generalized integrator frequency-locked loop,FOGI-FLL)两种典型的滤波器级联型锁频环,推导并建立了两者传递函数和线性模型,采用振荡指标法整定两者的控制参数,证明了FOGI-FLL的参数设计灵活性优于CSOGI-FLL。针对FOGI-FLL分析了中频宽和幅值穿越频率影响其动态和滤波性能的规律,提出了根据电网电压估计误差自适应调整FOGI-FLL幅值穿越频率的方法,从而实现FOGI-FLL动态和滤波性能的自适应调节,称其为穿越频率自适应的四阶广义积分锁频环(FOGI-FLL with crossover frequency adaptation,CFAFOGI-FLL)。最后,实验对比了CFAFOGI-FLL、SOGI-FLL、CSOGI-FLL和FOGI-FLL的各项性能。实验结果表明,CFAFOGI-FLL相较于其他比照技术可以兼顾动态和稳态性能,能够同时满足收敛速度快、估计精度高、滤波能力强的应用要求。

复杂电网工况下三相并网逆变器的锁频环技术

为解决复杂的电网工况下,传统的并网逆变器锁相环锁相精度不高、锁相速度慢等问题,提出了具有频率自适应滤波器、快速锁频和相序提取功能的双2阶广义积分器的锁频环,并做出伯德图,对滤波器的性能进行了分析;然后在电网电压幅值、频率、相位跳变下,对锁频环的基本性能(电网电压频率、相位、正负序提取)进行了测试,最后在谐波电压背景工况下,对其性能进一步仿真,验证了基于双2阶广义积分器的锁频环具有动态响应快、抗谐波能力较强、精度高、误差小等优点。

光伏发电并网同步锁频环技术研究

针对光伏发电的低电压穿越控制要求,研究能够适应于电网电压不平衡情况的电压快速准确检测方法显得格外重要。分析了不同锁频环技术的工作原理,并在Matlab/Simulink仿真平台中分别搭建了基于双二阶广义积分器的锁频环(DSOGI-FLL)模型、基于级联二阶广义积分器的锁频环(Cascaded-SOGI-FLL)模型以及基于降阶谐振调节器的锁频环(ROR-FLL)模型。通过重点模拟电网电压不平衡情况,对三种锁频环技术进行了对比仿真研究。结果表明:DSOGI-FLL和ROR-FLL响应速度快,适应电网电压跌落与频率突变的情况;Cascaded-SOGI-FLL响应速度相对较慢,适应电网电压存在谐波的情况。

无直流分量干扰的自适应锁频环同步优化方法

电网同步是提高并网换流器故障穿越能力的关键技术之一。为实现电网不平衡下换流器快速准确的并网跟踪,提出一种改进的一阶广义积分器锁频环(FOGI-FLL)方法。建立并网换流器数学模型,分析了不平衡电网下的正负序分离原理,并给出了正负序基频分量分离简化结构,讨论了简化结构中一阶广义积分器核心模块的实现方法,在一阶广义积分器滤波结构上进行了改进,增加了可以消除直流分量干扰的积分补偿环节。仿真结果表明,本文所提方法在电网电压不平衡环境中可以实现高性能的同步跟踪效果。

基于ROGI-FLL的汽车充电站指定次谐波与无功优化

在能源转型背景下,电动汽车的应用呈爆发式增长,电动车集中式充电站的需求量也随之增长。由于汽车直流充电桩的整流装置,其开关模式使系统产生谐波,同时无功功率增加,功率因数降低。针对某电动汽车充电站,传统并联电容器补偿无法解决谐波干扰,提出通过降阶广义积分原理提取指定次谐波,结合静止同步补偿器在同步坐标系下双闭环补偿控制,加入锁频环节自适应跟踪电网频率,综合补偿谐波与无功功率。通过建模分析,结果补偿系统THD指数由28.65%降至3.64%,功率因数提高至0.95以上。

基于改进SOGI-FLL的旋转弹舵机滞后测试方法

针对旋转弹舵机滞后测试中存在的噪声及常值偏移问题,将2阶广义积分锁频环(SOGI-FLL)改进后应用于测试数据处理,以精确地得到舵机滞后角。舵机滞后角测试问题的本质是存在噪声及常值偏移下的正弦信号相位提取问题。通过在常规SOGI-FLL中引入常值偏移补偿回路,使其具有常值偏移扰动抑制能力。改进SOGI-FLL表现为带通滤波器特性,可实现正弦信号基波频率处无滞后无衰减的滤波,有效消除噪声及常值偏移的影响,其输出的正交信号供给带有PI环节的锁相环(PLL)进行相角估计。仿真和实验结果表明,在测试信号存在噪声及常值偏移时,相比于传统FFT方法和相关分析法,改进SOGI-FLL能够有效地提高滞后角处理精度。