《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種可適應(yīng)復(fù)雜網(wǎng)壓條件的快速鎖相環(huán)
2022年電子技術(shù)應(yīng)用第12期
陳曉彤1，孫 正2，羅利文1
1.上海交通大學(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院，上海200240；2.上海汽車集團(tuán)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(yīng)用于逆變器實現(xiàn)同步并網(wǎng)。但是，當(dāng)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(fù)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(jìn)的二階廣義積分器結(jié)構(gòu)，在分離正負(fù)序電壓的基礎(chǔ)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(zhǔn)確提取電網(wǎng)電壓同步信號。在MATLAB/Simulink進(jìn)行仿真研究，實驗結(jié)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(xiàn)標(biāo)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(yīng)復(fù)雜網(wǎng)壓條件的快速鎖相環(huán)[J].電子技術(shù)應(yīng)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(jī)的日益嚴(yán)重，太陽能、風(fēng)能等新能源技術(shù)作為應(yīng)對能源危機(jī)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(jìn)行控制，保障并網(wǎng)逆變器與電網(wǎng)之間進(jìn)行高效高質(zhì)量的能量傳輸，是將可再生能源接入電網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)[1-2]。

    鎖相環(huán)(Phase-Locked Loop，PLL)技術(shù)是實現(xiàn)逆變器與電網(wǎng)同步運行的重要技術(shù)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(jìn)行精確的檢測[3-4]。同步參考坐標(biāo)系鎖相環(huán)(SRF-PLL)是目前使用較為廣泛的鎖相環(huán)，結(jié)構(gòu)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(jìn)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(jìn)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(fù)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(nèi)外學(xué)者對鎖相環(huán)進(jìn)行深入研究，提出多種新型鎖相環(huán)技術(shù),有復(fù)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(yīng)陷波器鎖相環(huán)(ANF-PLL)[7]等?；诮怦铍p同步參考坐標(biāo)系變換的鎖相環(huán)(DDSRF-PLL)，通過dq變換和交叉解耦網(wǎng)絡(luò)提取電網(wǎng)電壓的正負(fù)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(dāng)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(jié)構(gòu)復(fù)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(xué) 電子信息與電氣工程學(xué)院，上海200240；2.上海汽車集團(tuán)股份有限公司，上海200041)




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