《電子技術應用》
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一種可適應復雜網(wǎng)壓條件的快速鎖相環(huán)
2022年電子技術應用第12期
陳曉彤1,孫 正2,羅利文1
1.上海交通大學 電子信息與電氣工程學院,上海200240;2.上海汽車集團股份有限公司,上海200041
摘要: 基于雙二階廣義積分器的鎖相環(huán)(DSOGI-PLL)被廣泛應用于逆變器實現(xiàn)同步并網(wǎng)。但是,當電網(wǎng)電壓三相不平衡或存在諧波分量和直流偏移,即網(wǎng)壓條件較為復雜時,濾波效果不理想,對輸入信號的檢測出現(xiàn)波動。因此,提出一種改進的二階廣義積分器結構,在分離正負序電壓的基礎上加入直流分量抑制模塊,濾除直流電壓,并在鎖相環(huán)加入低通濾波器,從而提高鎖相環(huán)抑制諧波電壓和直流電壓的能力,準確提取電網(wǎng)電壓同步信號。在MATLAB/Simulink進行仿真研究,實驗結果表明,該鎖相環(huán)在電網(wǎng)電壓存在多次諧波和直流電壓時能夠濾除諧波分量和直流分量,鎖頻鎖相效果較好。
中圖分類號: TP29;TM464
文獻標識碼: A
DOI:10.16157/j.issn.0258-7998.222919
中文引用格式: 陳曉彤,孫正,羅利文. 一種可適應復雜網(wǎng)壓條件的快速鎖相環(huán)[J].電子技術應用,2022,48(12):74-78.
英文引用格式: Chen Xiaotong,Sun Zheng,Luo Liwen. A fast PLL which can adapt to complex grid voltage conditions[J]. Application of Electronic Technique,2022,48(12):74-78.
A fast PLL which can adapt to complex grid voltage conditions
Chen Xiaotong1,Sun Zheng2,Luo Liwen1
1.School of Electronic Information and Electrical Engineering,Shanghai Jiaotong University,Shanghai 200240,China; 2.SAIC Motor Corporation Limited,Shanghai 200041,China
Abstract: Phase-locked loop(PLL) based on dual second-order generalized integrator(DSOGI-PLL) is widely used in inverter synchronous grid-connection. However, when the power grid voltage is unbalanced or harmonic components and DC offset exists, namely, when the grid voltage condition is complex, DSOGI-PLL has a large deviation from the frequency. Therefore, an improved structure is proposed. The DC component suppression module is added to filter the DC voltage, and the low-pass filter is added to improve the ability of the PLL to suppress harmonic voltage, and accurately extract the grid voltage synchronization signal. The simulation results in MATLAB/Simulink verify that the PLL can filter out the harmonic component and DC component, and the effect is better.
Key words : second-order generalized integrator;phase locked loop;harmonic;DC offset;unbalanced voltage

0 引言

    隨著能源危機的日益嚴重,太陽能、風能等新能源技術作為應對能源危機和環(huán)境污染等問題的重要途經(jīng)之一,越來越受到重視。可再生能源及分布式發(fā)電系統(tǒng)在電網(wǎng)中大量接入,并網(wǎng)逆變器是可再生能源并網(wǎng)的重要接口,對并網(wǎng)逆變器進行控制,保障并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)之間進行高效高質量的能量傳輸,是將可再生能源接入電網(wǎng)的關鍵技術[1-2]

    鎖相環(huán)(Phase-Locked Loop,PLL)技術是實現(xiàn)逆變器與電網(wǎng)同步運行的重要技術手段。逆變器與電網(wǎng)同步時,需要鎖相環(huán)對電網(wǎng)電壓的頻率和相位進行精確的檢測[3-4]。同步參考坐標系鎖相環(huán)(SRF-PLL)是目前使用較為廣泛的鎖相環(huán),結構簡單,具有良好的動態(tài)性能,在理想電網(wǎng)情況下能夠快速、精確地對電網(wǎng)的頻率和相位進行檢測和鎖定。通過降低帶寬,SRF-PLL還可以對具有高次諧波的電網(wǎng)電壓進行檢測。然而,在實際運行中,存在電網(wǎng)電壓三相不平衡、諧波分量和直流分量注入等情況,傳統(tǒng)的鎖相環(huán)已經(jīng)不能滿足這種復雜網(wǎng)壓條件下的鎖相要求。在電網(wǎng)電壓不平衡的情況下,SRF-PLL的檢測會出現(xiàn)震蕩誤差。為了消除傳統(tǒng)的SRF-PLL的檢測誤差,克服SRF-PLL的不足,國內外學者對鎖相環(huán)進行深入研究,提出多種新型鎖相環(huán)技術,有復系數(shù)濾波鎖相環(huán)(CCF-PLL)[5]、基于延時信號消除的鎖相環(huán)(DSC-PLL)[6]、自適應陷波器鎖相環(huán)(ANF-PLL)[7]等。基于解耦雙同步參考坐標系變換的鎖相環(huán)(DDSRF-PLL),通過dq變換和交叉解耦網(wǎng)絡提取電網(wǎng)電壓的正負序電壓分量,從而實現(xiàn)了在電網(wǎng)電壓不平衡條件下的鎖相功能[8-9]。雙二階廣義積分器(DSOGI-PLL)采用對稱分量法,通過兩個二階廣義積分(SOGI)器提取電網(wǎng)電壓的正序分量[10-12]。然而,當電網(wǎng)存在高次諧波時,DDSRF-PLL和DSOGI-PLL檢測到的頻率和相位存在較大誤差,并且DDSRF-PLL存在計算量大、結構復雜等問題。




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作者信息:

陳曉彤1,孫  正2,羅利文1

(1.上海交通大學 電子信息與電氣工程學院,上海200240;2.上海汽車集團股份有限公司,上海200041)




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