两相静止坐标系下基于改进型双二阶广义积分器的锁相环控制策略

由于分布式新能源和多样化负荷广泛接入电网,传统基于单同步旋转坐标系的锁相环(SRF-PLL)结构在复杂工况下无法准确地跟踪电网相位、频率等参数,因此本文提出一种在两相静止坐标系下基于改进型双二阶广义积分器(DSOGI)的锁相环控制策略。首先,采用级联谐振滤波器处理低频段奇次谐波,在二阶广义积分正交信号发生器(SOGI-QSG)的基础上添加直流偏置滤除支路,在消除直流扰动、实现正负序电压解耦分离的同时,优化对高频段谐波的抑制;然后,构建αβ锁相环(PLL)结构,基于小信号控制模型优化动态响应性能,提高锁相精度;最后,通过Matlab/Simulink仿真对比,证明了改进型锁相环控制策略的有效性。

具有精确幅值积分特性的正交信号发生器

针对二阶广义积分器(SOGI)在快速瞬态响应的情况下幅值积分过程不理想、参数设计困难的问题,提出一种具有精确幅值积分特性的正交信号发生器。首先,从一阶系统(FOS)的角度分析SOGI-QSG的动态响应。其次,对广义正交积分器(GI-QSG)的动态响应存在的问题做进一步分析。结果表明,SOGI-QSG的时域响应不仅与增益有关,还受到输入信号参数的影响。为解决此问题,提出基于精确幅值积分器的正交信号发生器(AMI-QSG),与SOGI相比,AMI对正弦信号具有更优异的幅值积分性能,并且其幅值响应更接近FOS,因此其参数设计可以参考FOS,使参数设计更加简单。此外,还可以方便地调整AMI-QSG的结构来抑制直流分量和提取谐波分量。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性和所提方法的优越性。

单相αβ PLL方案中正交信号发生器的性能比较

在电网同步技术中,PLL方案得到广泛推广。为了有效降低传统dq PLL方案因坐标变换带来的运算量,很多αβPLL方案被相继提出。考虑到在单相应用场合中通常借助正交信号发生器来产生αβ坐标系下的电压分量,因此正交信号发生器的工作性能直接影响到PLL输出结果的准确性。针对现有的几种正交信号发生器,主要从谐波抑制和直流分量消除两方面进行了具体的性能比较,并通过仿真结果做出验证。

一种改进型二阶广义积分锁相环研究

在锁相环(PLL)中直流分量的存在,会导致检测结果中相位和频率出现基频振荡。由于其频率较低,消除直流分量是一个很具有挑战的任务。针对采用二阶广义积分器(SOGI)构建正交信号发生器(QSG)时会带来较大谐波,提出改进的SOGI方法,即增加一个积分环节,在不影响其他部分功能的前提下,将直流分量提取出来,并对其结构性能及参数设计进行了分析设计,最后仿真和实验结果证明了所提方法的正确性和有效性。

二阶广义积分单相电网电压锁相方法实验研究

并网型电力电子变流设备需要精确检测电网电压的相位实现同步。同步旋转坐标方法是一种针对三相电网电压优良锁相方案,基于二阶广义积分方法构造一虚拟正交信号,能将同步旋转坐标方法扩展至单相电网锁相。分析了控制流程,参数选择,以DSP F28335为控制核心的实验平台实现算法,得出电网电压幅值突变、频率突变、谐波情况下的响应结果,验证了方法的正确性。

基于双二阶广义积分锁相环的燃料电池并网系统研究

针对燃料电池发电系统运行特性,建立了燃料电池并网控制系统模型,并设计了并网逆变器的有功/无功控制策略和基于双二阶广义积分器的锁相环(DSOGI-PLL)方案。通过在电网三相电压理想工况和三相电压不平衡条件下的仿真测试,证明了所建立的并网控制系统能够实现单位功率因数运行。而且所设计的DSOGI-PLL能够在单相和两相电压故障情况下快速、准确地跟踪电网电压的频率和相位,具有较好的频率自适应及对输入信号的滤波功能。验证了所设计并网系统的正确性和有效性。

基于改进SOGI-QSG的频率自适应锁相环

针对双二阶广义积分锁相环(dual second-order generalized integrator phase locked loop,DSOGI-PLL)在不平衡电网下锁相效果不理想的问题,提出了一种改进二阶广义积分正交信号发生器(second-order generalized integrator quadrature signal generator,SOGI-QSG)的频率自适应锁相环,来提高并网电流在不平衡电网下的并网质量。改进SOGI-QSG能够很好地滤除直流分量,同时加入了频率自适应功能,再通过级联谐振滤波器来消除奇次谐波对并网的影响,最后对q轴的正序分量进行锁相。在Simulink中对基于改进SOGI-QSG的频率自适应锁相环进行了仿真,结果表明:在电网电压单相跌落或频率出现微小波动时,基于改进SOGI-QSG的频率自适应锁相环比DSOGI-PLL有更好的锁相效果。

电网电压畸变下的频率自适应锁相技术

针对解耦双同步参考坐标系锁相环DDSRF-PLL(decoupled double synchronous reference frame phaselocked loop)在电网电压畸变时锁相存在较大偏差问题,提出一种频率自适应锁相技术。首先设计了一种用于滤除电网多次谐波和直流电压的新型基于二阶广义积分器的正交信号发生器NSOGI-QSG(novel second order gen?eralized integrator-quadrature signal generator),在此基础上提出一种将NSOGI-QSG与DDSRF-PLL结合的频率自适应锁相环,利用NSOGI-QSG形成频率自适应滤波器和直流控制器,有效实现频率自适应和畸变电压滤波,为解耦双同步参考坐标系锁相环提供稳定的正交信号,从而提高锁相环抑制电网电压畸变的能力。理论分析和仿真结果验证了该方法的正确性和有效性。

一种降低电网谐波影响的单相自适应锁频方案

随着分布式发电的发展,在单相光伏场景中性能可靠的电网同步技术是实现逆变器高效并网的重要前提。提出了一种有效的单相自适应锁频算法,该算法主要由1个级联的二阶广义积分正交信号发生器SOGIQSG(second-order generalized integrator-quadrature signal generator)和1个简单可靠的频率自适应控制器组成。理论分析表明,级联SOGI-QSG结构具有良好的滤波性能,可以改善谐波含量高的电压信号。在电网遭受频率波动时,所提出的频率自适应控制器可以快速跟踪电网频率的瞬时变化。仿真和实验验证了所提方案的可行性和有效性。

一种基于DSOGI的三相不平衡电网锁相环研究与仿真

针对传统锁相环在不平衡电网中应用时锁相精度不高、抗干扰能力弱等问题,在对三相不平衡电网进行矢量分析的基础上,研究了一种基于双二阶广义积分(Double Second-Order Generalized Integral,DSOGI)的锁相环系统。首先阐述该系统的工作原理,其次就其关键环节进行设计,最后利用PLECS仿真软件搭建模型,就三相平衡电网、两相跌落电网以及三相谐波注入电网3个方面进行仿真分析。仿真结果表明,该锁相环能实现平衡电网精准锁相,在不平衡电网时锁相误差较小、精度较高,能满足三相不平衡电网电压锁相,具有一定的实用价值。