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新型SPLL在蓄电池充放电装置中的应用研究
来源：电子技术应用2011年第11期
吴 昇1，2，吴先良1，2，廖同庆1
（1.安徽大学 计算智能与信号处理教育部重点实验室，安徽 合肥230039； 2.合肥师范学院，安徽
摘要： 叙述了双同步旋转坐标变换原理，提出了一种基于此变换的新型锁相环(SPLL)设计方法，阐述了新型SPLL在蓄电池充放电装置中的具体应用方案，该方案能够在电网电压发生畸变及不平衡条件下利用双同步旋转坐标变换快速、准确地锁定电网电压相位。根据该应用方案建立的装置控制策略将大大提高基于可逆PWM整流器的蓄电池充放电装置的充放电性能和效率。仿真结果验证了方案的可行性和有效性。
中圖分類號： TM461
文獻標識碼： A
文章編號： 0258-7998(2011)11-0080-04
Research on the application of a novel SPLL in the battery charged and discharged device
Wu Sheng1，2，Wu Xianliang1，2，Liao Tongqing1
1.Ministry of Educational Key Laboratory of Intelligent Computing & Signal Processing，Anhui University, Hefei 230039，China； 2.Hefei Normal University, Hefei 230061，China
Abstract： The convert principle of the double synchronous revolving frame(DSRF) and the design method of a novel SPLL based on DSRF is presented in this paper. The application of a novel SPLL in battery charged and discharged device is introduced, which can make device lock the phrase of power voltage quickly and exactly on the condition of aberration or imbalance. The device control strategy based on the a novel SPLL can advance the performance and efficiency of the battery charged and discharged device based on reversible PWM rectifier. Results from simulation show that the proposed method is feasible and available.
Key words : DSRF；SPLL；battery


    蓄電池作為工業(yè)領域中廣泛應用的儲能電源，在生產過程中需要對其進行充放電測試。而蓄電池充放電裝置的性能直接影響著蓄電池的技術狀態(tài)、使用壽命以及對電網的污染程度。這就要求在出現一定程度的電網故障時，蓄電池充放電裝置能夠準確獲取電網同步信息，保持良好的充放電效果。
    現階段電網同步信息的捕獲仍較多采用過零比較器，雖然該方法在工程上容易實現，但鎖相速度和精度十分有限[1-2]。將基于單同步旋轉坐標變換的鎖相環(huán)(SPLL)技術應用在蓄電池充放電裝置中，可以有效提高鎖相的速度和精度，但裝置控制系統(tǒng)在鎖相過程中仍然無法使動態(tài)響應速度與穩(wěn)態(tài)精度達到最佳平衡點。
    本文將基于雙同步旋轉坐標變換的新型SPLL應用在基于可逆PWM整流器的蓄電池充放電裝置中，可實現裝置控制過程中利用雙同步旋轉坐標變換檢測角頻率和相位信息。當出現三相電網電壓畸變以及電網電壓不平衡狀況時，裝置控制系統(tǒng)能夠快速、準確地鎖定電網電壓相位，實現dq旋轉坐標系與電網電壓合成矢量的同步，即控制系統(tǒng)具備收斂速度快、相位估計精度高、抗干擾能力強等特性；同時，通過合理設計新型SPLL中PI控制器參數，使其對電網電壓的零負序分量、諧波、直流偏移也有較好的抑制能力，達到較為理想的動靜態(tài)特性。基于新型SPLL和蓄電池充放電特性所建立的裝置控制策略將充分提高蓄電池充放電裝置的充放電性能和效率，滿足綠色環(huán)保和節(jié)能減排要求[3]，具有重大的理論價值和現實意義。


 


功率因數；然后將估算值p、q與給定值p*、q*比較后輸入PI調節(jié)器，得到整流器交流側電壓ud和uq，再經兩相dq同步旋轉坐標/兩相αβ靜止坐標變換，轉換成交流側電壓矢量uα和uβ，最終利用SVPWM調制算法，產生6路觸發(fā)脈沖，控制裝置中可逆PWM整流器中開關器件IGBT的導通和關斷，實現網側電流正弦化、單位功率因數運行、能量雙向流動、輸出電流脈動小等控制目標。
3 仿真分析
      使用Matlab/Simulink軟件在電網電壓發(fā)生畸變情況下，對本文提出的裝置控制策略進行了仿真研究，系統(tǒng)的主要仿真參數如下：交流輸入電壓220 V，交流電感L=1.4 mH，濾波電容C=3 600 μF。仿真波形如圖5所示。

    仿真結果表明，當電網電壓發(fā)生畸變時，裝置控制系統(tǒng)能夠快速、準確地鎖定電網電壓相位，實現dq旋轉坐標系與電網電壓合成矢量的同步。當蓄電池充電時，交流側電壓電流同相位，電流波形平滑且近似正弦波，裝置功率因數近似為1；當蓄電池放電時，交流側電壓電流相位相反，電流波形平滑且近似正弦波，裝置功率因數近似為-1。
    本文設計了一種基于雙同步坐標變換的新型SPLL，以保證實時、快速、準確地捕獲三相電網電壓同步相位，并將此新型SPLL應用于基于可逆PWM整流器的蓄電池充放電裝置。在充分考慮蓄電池充放電特性的前提下，建立了電壓外環(huán)、功率內環(huán)的雙閉環(huán)裝置控制策略，使充放電裝置在電網電壓發(fā)生畸變時，能夠快速、準確地跟蹤電網電壓相位變化；同時，在蓄電池恒壓充放電時，裝置均能以單位功率因數運行，系統(tǒng)響應速度快，穩(wěn)態(tài)性能好，為蓄電池提供穩(wěn)定可靠的能量轉換。
參考文獻
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