谐波畸变电网下的单相同步旋转坐标系锁相环

锁相环技术是并网变流器的核心技术之一。针对传统单相同步旋转坐标系锁相环在畸变电网下锁相精度差的问题,提出一种基于离散傅里叶变换(DFT)的高精度锁相环技术。基于DFT的锁相技术的核心问题是如何准确获取电网频率,将DFT和单相同步旋转坐标系锁相环相结合,利用DFT的优异选择性滤波性能和相角变换性质,从畸变电网信号中准确提取基波和生成虚拟正交信号,在同步旋转坐标系提取电网频率,实现DFT的频率自适应,最终无静差、高精度跟踪电网相位。仿真和实验结果表明,所提出的锁相环对电网电压的畸变谐波、直流偏置误差和电网频率脉动等有很好的适应性,在各种电网条件下,均能准确地跟踪电网电压相位,验证了该锁相方法的有效性和优越性。     

抑制电网谐波和直流电压的新型锁相环研究

针对在电网电压含多次谐波和直流电压时解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)对频率和相位锁定存在较大偏差,本文提出一种新型锁相环,该锁相环在dq信号正负序解耦前添加新型正交信号发生器(SOGI-QSG)来滤除谐波和直流电压,为解耦双同步参考坐标系锁相环提供稳定的αβ信号,从而提高锁相环抑制谐波和直流电压能力。对该锁相环Matlab/Simulink仿真研究并与解耦双同步参考坐标系锁相环和添加传统正交信号发生器的解耦双同步参考坐标系锁相环进行对比,验证了该锁相环在电网电压含多次谐波和直流电压时能够滤除电压谐波和直流电压,锁频锁相效果较好,有效提高了系统稳定性和可靠性。     

解耦双同步坐标系下单相锁相环技术

针对单相并网变换器的同步问题,提出了一种基于双同步坐标系的锁相环。将单相输入信号等效为αβ静止坐标系下的正序正交虚拟分量和负序正交虚拟分量之和,通过自解耦网络消除负序基波分量的影响,无需正交信号发生器就可获得输入信号的幅值、相位和频率信息。分析了输入信号存在直流分量、谐波分量、相角突变和起始阶段相角未知等因素对锁相结果的影响,给出了相应的抑制方法。仿真和实验结果表明:在各种非理想电网状态下,该算法都能快速、准确地提取电网电压基波分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。     

基于递归通用信号延迟叠加算子的单相锁相环

当电网电压存在谐波与直流偏移时,传统锁相环无法精确锁相。为此,提出一种基于递归通用信号延迟叠加算子的改进单相锁相环算法。该方法在锁相环前级引入递归通用信号延迟叠加算子,以产生正交信号并滤除谐波。接着在两相静止坐标系下,构建延迟采样周期滤波器,通过将正交分量延迟两个采样周期的方法抑制直流偏移。所提单相锁相环技术能够消除直流偏移和谐波干扰的影响,快速准确地获取基波和所需的特定次谐波信息,同时具有良好的动态性能和稳定性。最后,仿真与实验结果证明了该方法的可行性。     

CDSC在单相电网同步锁相技术中的应用

针对非理想电网环境下单相锁相环同步问题,文章提出一种基于级联信号延时消除(CDSC)的单相锁相环。研究中首先对仅有单相输入下的坐标变换结果进行分析,得出各种非理想电网状态下单相信号输入的同步旋转坐标变换的输出特性。结合带有频率反馈环路的级联信号延时消除法能够快速有效的抑制如直流分量、谐波、相位突变等非理想电网环境给同步参考坐标变换的输出带来不良影响,从而达到准确跟踪单相电网基波电压幅值、相位和频率自适应的目的。该方法无需构造单相电压信号的虚拟正交信号,算法简单且硬件上容易实现。仿真和实验结果验证所提锁相环在非理想电网环境下可以快速准确的跟踪输入电网电压信号的相位、频率和幅值,同时满足系统的稳定性。     

谐波畸变下一种快速单相锁相环技术

锁相环(Phase-Locked Loop,PLL)作为逆变器并网运行的核心技术之一,为了应对电网在谐波畸变的情况下而形成的非理想电压,提高单相并网逆变器锁相环的工作性能,本文提出了一种基于前置滑动平均滤波器(Moving Average Filer,MAF)的单相锁相环。该单相锁相环采用二阶广义积分(Second Order Generalized Integrator,SOGI)算法作为单相锁相环的正交信号发生器(Orthogonal Signal Generation,OSG),并在其引入一个简易的锁频环(Frequency-Locked Loop,FLL)以自适应电网频率;最后在同步旋转坐标系下捕获电网电压的频率和相位信息,实现无静差同步跟踪。仿真结果表明,本文所提出的单相锁相环结构在谐波畸变的电网环境下,能准确快速地跟踪电网基波电压相位,验证了该方法的可行性。     

计及电网背景谐波的单相系统基波正交信号最优延时构造方法

单相并网逆变器的检测与控制中广泛利用延时构造正交信号,经Park变换,将基波交流量变为同步参考坐标系下的直流量。推导了延时构造基波正交信号所导致的电网背景谐波的变化,建立了含有谐波的单相电压利用延时构造基波正交信号所组成系统的解析表达式,详细研究了谐波在该系统中的变化规律及其Park变换后的阶次变化。综合考虑正交信号延时与滤波时间,给出了电网谐波干扰下单相系统基波正交信号的最优延时构造方法。仿真与实验结果证明了理论分析的正确性。     

非理想电网下基于双d-q变换的锁相环设计

针对传统的单同步坐标锁相环(SSRF-SPLL)在非理想电网条件下存在检测相位和幅值不准确的问题,此处提出多陷波器级联的双同步坐标系解耦软件锁相环(DDSRF-SPLL),通过多个陷波器级联环节滤除电网背景谐波,通过双同步坐标系解耦滤波环节提取电网正负序分量。该方案可以快速准确地输出电网电压的相位、频率和正负序分量。仿真和实验结果验证了所提锁相环(PLL)在电压理想工况、不平衡工况、基波非工频工况和电压有背景谐波工况的有效性。     

一种单相锁相环的数字实现

分析了单相并网系统锁相环的基本原理和特性。介绍了一种基于二阶广义积分器构造α,β静止坐标系下的电压矢量方法。参照三相并网系统基于α,β静止坐标系到d,q同步旋转坐标系的数字锁相环原理,实现了基于虚拟两相直角坐标系的数字锁相环控制。采用同步采样技术抑制电网频率波动对该方法的影响,提高数字锁相环工作的频率范围。利用Matlab软件对电网电压频率、相位角的突变、谐波注入等参数变化的影响做了仿真研究。在此基础上,搭建了以TMS320F28015DSP为控制核心的实验装置,仿真实验结果表明,该锁相环可以很好地跟踪系统频率的变化从而实现相位的锁定。     

基于SOGI-PLL锁相技术的磁阀式可控电抗器运行特性研究

MCR在电网电压的稳定性改善、无功补偿等方面发挥着重要的作用。准确获取电网电压基波的相位信息是提高MCR的无功控制精度的前提。针对单相MCR,提出采用基于SOGI构造虚拟正交信号,将应用于三相系统中SRF-PLL方法扩展至单相系统,从而准确获取电网电压基波相位作为MCR触发控制的同步信号。通过仿真,验证了工作电压包含谐波的非理想情况下基于该锁相环能保证MCR正常运行。该方法可应用于牵引供电等单相需要供电无功补偿的场合。