一种用于光伏并网逆变器的高性能锁相环设计

针对光伏并网系统中的传统锁相环在电网电压不平衡、频率扰动以及相位突变情况下存在的锁相性能下降的问题,提出了一种能快速、准确地提取电网电压相位的锁相环设计方案。该方案采用双二阶广义积分器环节,在准确获取电网电压正序分量的同时有效滤除负序分量,达到提高响应速度、降低稳态误差的目的。基于理论分析,搭建仿真模型对所提出的算法进行仿真研究并在100k W光伏并网逆变器上进行实验验证。仿真和实验结果表明,该锁相环能够在电网电压跌落、频率扰动以及相位突变等情况下快速准确地提供基波正序电压相位,有效提高了光伏并网系统的控制性能。     

基于解耦的双同步坐标系的三相锁相环设计

快速准确地跟踪电网电压是并网变换器稳定运行的保障。针对传统锁相环在电网电压畸变或不平衡下,不能实时并精确检测出基波正序分量幅值和相位的问题,提出了一种基于解耦的双同步坐标系(DDSRF)的三相锁相环设计方法,该方法通过引入解耦的双同步坐标系分离出基波正序分量,实现了基波正序分量的精确检测。仿真结果表明该三相锁相环能够在电网不平衡和畸变时快速准确地检测出电网电压基波正序分量的幅值和相位。     

基于二阶广义积分的变流器电网同步法

在电网侧三相不平衡条件下发生电压跌落和频率波动时,为保持控制系统中变流器正常工作和实现风机的低电压穿越,现使用基于二阶广义积分的方法对上述两种电网不平衡故障条件下的正序电压和相位进行快速精确的检测。此电网同步检测系统主要由三个基本功能块组成：1）正交信号发生器（QSG）;2）正序分量计算模块;3）锁相环（PLL）。利用基于双二阶广义积分的方法搭建了QSG模块,为此,这个电网同步检测系统命名为SOGI-PLL。通过在PSIM软件中搭建仿真模型对基于该方法的PLL进行了验证,结果表明：对于两种电网不平衡故障条件下的正序电压分量及相位,系统能较快地检测出正序分量和相位信息,故障响应时间控制在毫秒级别;且实现了频率自适应检测,跟踪误差小于2%。     

光伏并网逆变器在不平衡电网下的控制策略研究

目前,在平衡电网电压下的光伏并网逆变器的控制已较成熟,而在不平衡电网下,光伏并网逆变器的传统控制策略会引起电压不稳定和有功无功功率的二次脉动.通过建立并网逆变器的数学模型,获得dq坐标系下的并网逆变器的动态方程,分析并网逆变器控制策略的关键是其锁相环能够准确提取电网三相电压相位.传统的三相同步锁相环(SRF-PLL)在电网三相电压不平衡时无法准确提取电压的相位,在举例分析国内外几种获取电压准确相位方法的优缺点的基础上,采取了一种基于解耦双同步参考坐标系下的锁相环(DDSRF-PLL)的控制策略,通过dq旋转轴的坐标系和解耦网络,可准确获取三相不平衡电网的电压相位,并采用旋转dq坐标系分离正负序分量,完成独立控制.最后构建电网三相电压平衡和不平衡工况下的光伏并网逆变器的仿真模型,验证了该控制策略的可行性和有效性.     

不平衡电网下无锁相环逆变器模型预测控制

电网电压不平衡情况下传统锁相环无法精确地锁定电网电压相位,从而影响并网逆变器的控制性能。针对电网电压不平衡及频率偏差情况下逆变器控制问题,提出无锁相环逆变器模型预测控制策略。首先,分析不平衡电网对锁相环的影响;然后,针对电网电压负序分量在dq坐标系下产生的2倍频交流分量,提出采用二阶广义积分器提取电网电压正序分量;最后,针对电网频率偏差情况下电网电压在虚拟同步旋转坐标系下分解产生的交流量,采用模型预测控制策略进行控制。仿真结果表明,提出的无锁相环逆变器模型预测控制策略提高了电网不平衡和频率存在偏差情况下逆变器的控制性能。     

三相并网系统的一种快速相位检测方法

在三相并网系统中,要求三相锁相环技术能够快速准确地检测电网电压相位信息,并且抗扰能力强、响应速度快。提出一种区别于传统的基于同步旋转坐标系三相并网系统锁相方法的相位检测方法,该方法通过分析三相电网电压的瞬时值在三相电压绝对值之和中所占的比值与相位角之间的关系,利用二者之间的对应关系,通过查表计算的方法直接求出当前实际的电网电压相位,能够快速、无延时地得出相位信息,且无需进行Park坐标变换。在电网电压不平衡及谐波含量较大导致电网电压畸变等异常情况下,电网电压中会含有负序以及谐波分量,传统锁相方法和该文所提锁相方法都无法精确地追踪相位信息,所以该文又通过采用双二阶广义积分器的方法提取电网电压的正序分量以及滤除低频谐波,然后将正序分量通过该文锁相方法计算得到相位信息。此相位检测方法操作简便、易于实现。最后,对所提相位检测方法进行了实验验证,并与传统方法进行了对比,证明了该方法的有效性。     

三相电压不平衡时二阶广义积分器锁相环设计方法北大核心

为了解决有源电力滤波器(APF)在三相电压不平衡时的控制要求,快速准确获取电网电压基波正序分量的幅值、频率和相位信息至关重要。针对此问题提出了一种具有频率自适应性并能够实现正序分量信息提取的二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)的方法。通过仿真和实验结果证明了提出的方法能够在三相电压不平衡情况下能够快速准确提取电网电压正序分量的幅值、频率和相位信息,并且频率自适应性能良好。     

三相电压不平衡时二阶广义积分器锁相环设计方法

为了解决有源电力滤波器(APF)在三相电压不平衡时的控制要求,快速准确获取电网电压基波正序分量的幅值、频率和相位信息至关重要。针对此问题提出了一种具有频率自适应性并能够实现正序分量信息提取的二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)的方法。通过仿真和实验结果证明了提出的方法能够在三相电压不平衡情况下能够快速准确提取电网电压正序分量的幅值、频率和相位信息,并且频率自适应性能良好。     

针对不平衡电网的谐波检测新方法

为解决不平衡电网中电压相位偏移及电流中存在不平衡分量对谐波检测造成的影响,利用二阶广义积分原理设计了一种适用于电网电压不平衡且可抗直流分量干扰的锁相环;其次,在传统d-q变换谐波检测法的基础上做出改进,利用对称分量法提取负序基波电流,经Park变换得到负序基波电流在正序坐标系下的交流分量,从而消除传统谐波检测方法在三相不平衡工况下对正序基波电流检测时的误差。经仿真验证分析,该方法能有效检测出不平衡电网中的谐波电流。     

基于双二阶广义积分锁频环的风电并网控制系统仿真

通过采用双二阶广义积分器实现风力发电并网系统的锁相,检测出不对称电网电压中的正序分量和负序分量。因为电网频率比电网相角更加稳定,所以使用双二阶广义积分锁频环对风力发电系统进行并网。利用MATLAB/Simulink软件对基于双广义二阶积分锁相环和锁频环的风力发电并网系统进行仿真,仿真结果证明锁频环比锁相环具有更加平滑的响应,验证了控制系统的可行性和有效型,保证了风力发电系统的顺利并网。     

不平衡电网下变流器多机系统的稳定性分析

基于不平衡电网条件下的并网交互系统,研究了电压源型变流器（VSC）的稳定性问题。首先提出了不平衡电网下带双二阶广义积分器锁相环（DSOGI-PLL）的变流器导纳模型。分析总结了带不同类型锁相环的VSC系统导纳特性。基于导纳模型研究了配置不同类型锁相环的多VSC系统稳定性问题,指出了多VSC系统稳定性的改善方向。进一步提出,带DSOGI-PLL变流器的并入可以在增加并网系统输出功率的同时有效改善变流器的稳定裕度。同时,研究了公共耦合点处负序电压改变时VSC与电网阻抗的交互机理。最后,对理论分析进行了实验验证。     

基于单二阶广义积分器的三相数字锁相环设计

在一些与电网三相电压相关联的电力电子设备中,获得电网电压实时基波相位是非常重要的。针对电网出现三相电压不平衡的情况,提出了一种基于单二阶广义积分器的三相数字锁相环的设计方案,并通过Matlab/Simulink进行仿真,仿真结果验证了锁相环在电网三相跌落而出现三相电压不平衡时,仍可以准确跟踪三相电网相位。设计方案原理清晰,结构简单,易于实现。可以很方便的移植到FPGA中,构成全硬件集成锁相环;也可以移植到DSP中,构成全软件锁相环。     

不平衡电网下的改进型锁相环设计研究

针对电网三相不平衡时,常用锁相环方法存在电压测量偏移降低,检测准确度和抗低次谐波干扰能力弱的问题,提出一种基于改进型二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的三相锁相环设计方案.分析了SOGI可提取出电压正序基波分量的原理;通过对SOGI进行频域特性分析,找到传...     

基于改进DSOGI-FLL的并网变流器多谐振解耦网络同步方法

电网电压基频正序分量相位和幅值的准确检测是三相并网变流器稳定运行的重要保证。针对传统单同步旋转坐标系锁相环在畸变或不平衡电网下锁相精度低的问题,文中利用双二阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)设计了一种多谐振解耦网络的电网同步方法。首先,分析了二阶广义积分器锁频环自适应提取电网电压基波和频率的原理;其次,详细分析了不平衡电网下DSOGIFLL的锁频响应特性,提出将负序电压分量考虑在内的增益标准化线性模型,以提升其在不平衡电网下的锁频性能;然后,设计了以DSOGI-FLL为基础的多二阶广义积分器谐振解耦网络,实现畸变及不平衡电网下基波电压信息的准确获取。仿真与实验表明,该方法在电网电压畸变或不平衡情况下均能准确获取电网电压基频正序分量的相位和幅值信息。     

电网不平衡状态下风电机组运行控制中电压同步信号的检测

大型风电机组所联电网并不理想,时有故障发生,给并网风电机组运行控制提出更高要求.为了增强风电机组可靠运行能力,必须对各种故障下电网的频率、相角和幅值进行准确、快速地检测,以便控制系统及时采取应对措施.作为风电机组不对称运行的前期研究,本文在充分研究现有锁相环(PLL)技术的基础上,提出了一种能够同时跟踪电网电压正、负序分量的新型双dq PLL方法,并通过仿真和实验验证了其优越的性能.该方法对电网不对称状态具有较强的检测能力,能为电网不对称故障下风电机组运行控制提供实施依据.     

基于光伏并网低电压穿越的改进锁相环设计

基于光伏并网逆变系统对低电压穿越(LVRT)技术的严格要求,针对当电网发生不对称电压跌落时锁相环(PLL)可能出现锁相失败的情况,利用一种充当PLL前置滤波的二阶广义积分(SOGI)相序分离法对PLL进行改进,使改进后的PLL能够应对多种形式的电网电压跌落故障。最后,在Matlab中创建了仿真模型,从得到的理想波形可以证实此改进方法的可行性。     

弱电网下考虑锁相环影响的并网逆变器改进控制方法

由于电网阻抗的存在,并网逆变器的控制系统与电网阻抗相互耦合,弱电网条件会影响并网逆变器的稳定性。并网逆变器控制系统中通常使用锁相环来获取电网同步信息,其动态特性是影响系统稳定运行的关键因素。分析弱电网情况下锁相环输出对系统稳定性的影响,在此基础上提出一种提高系统稳定性的控制方法。在同步旋转坐标系下建立了包括电流环、锁相环和滤波器等环节的三相并网变换器阻抗模型,分析不同电网阻抗和锁相环带宽与并网逆变器稳定性的内在联系。结合阻抗模型中系统电压通过锁相环对电流环的影响,提出一种改进的前馈控制方法来减小锁相环输出影响,前馈环节中包括系统电压、锁相环动态特性和滤波器等环节。分析表明,改进的控制方法能够有效提高并网逆变器在弱电网条件下运行的稳定性。实验证明了所提方法的正确性。     

Three-phase grid voltage synchronization using sinusoidal amplitude integrator in synchronous reference frame

Synchronization with the grid voltage is critical in the control of grid-connected power converters. Under unbalanced grid condition, the conventional synchronous reference frame phase-locked loop (SRF-PLL) does not work well due to the effect of the fundamental negative sequence component. This paper proposes a new synchronization method, the sinusoidal amplitude integrator based phase locked loop (SAI-based PLL), to efficiently eradicate the effect of the fundamental negative sequence component. As a result, it can accurately and quickly estimate the amplitude and phase angle of the fundamental components of grid voltages in unbalanced grid conditions. In addition, when dc offset and harmonics are contained in the grid voltage, a multi-SAI-based PLL method is developed to extract the synchronization signal. The proposed SAI-based PLL incorporates the sinusoidal amplitude integrator into the conventional SRF-PLL. Its operation is analyzed using the complex-vector notation. Simulation and experimental results on the performance of the proposed SAI-based PLL and comparison with other synchronization methods are presented.     

逆变器在电网故障下的并网同步化技术

在大规模可再生能源并网发电场合中,电网可能会存在电压跌落、频率变化和谐波污染等故障,因此并网逆变器需要高性能的锁相(频)环技术来实现与电网良好同步,增强为电网提供频率和幅值支撑的能力。为此提出一种基于级联二阶广义积分器(SOGI)的锁频环技术。该技术通过级联二阶广义积分器和正、负序分量计算网络,快速准确地从故障电网中分离出基波正、负序分量,有效地消除了负序分量和谐波分量对获取频率信息的影响,实现频率的自适应控制。MATLAB的仿真结果表明了该技术有效可行。     

不平衡工况下电网电压序分量快速提取方法

快速准确地获取三相不平衡电网电压的序分量(即正、负、零序分量)是实现高性能并网逆变器控制的基本要求。文中提出了一种实用的瞬时序分量提取方法,可提高不平衡电网电压序分量的提取速度。首先,使用虚拟正交信号构建法和单相锁相运算获得虚拟三相电压相量,之后利用对称分量法和单相锁相逆运算,即可快速获得序分量的幅值和实时相位。该方法仅需电网电压及其虚拟正交信号,即可直接获得瞬时电压序分量,无需闭环检测方法中的参数设计和调试过程,且计算精度能够满足工程要求。通过MATLAB/Simulink实时仿真平台验证了该方法的正确性。