抑制电网电压直流分量的改进锁相环研究_陈晓彤.pdf
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1、Electrical Automation电力系统及其自动化Power System Automation电气自动化 2023 年第 45 卷 第 1 期抑制电网电压直流分量的改进锁相环研究陈晓彤1,罗利文1,姚伟2,尹邵文2,尹继波2(1 上海交通大学 电子信息与电气工程学院,上海200240;2 比亚迪汽车工业有限公司,广东 深圳518118)摘要:基于双二阶广义积分器的锁相环被广泛应用于并网逆变器,实现电网电压同步。但是,当电网电压中存在直流偏移时,滤波效果不理想,对输入信号的检测出现波动。因此,提出一种改进的二阶广义积分器结构,在分离正负序电压的基础上加入直流分量抑制模块,从而提高锁相
2、环抑制直流电压的能力,准确提取电网电压同步信号。在 MATLAB/Simulink 进行仿真研究。试验结果表明,该锁相环在电网电压存在直流电压时能够滤除直流分量,锁频锁相效果较好。在锁相环加入直流分量抑制模块能够有效抑制直流分量的干扰,为分布式发电系统并网,保障逆变器与电网之间高效高质量的能量传输,以及提升电网稳定性提供了很好的方法。关键词:二阶广义积分器;锁相环;直流偏移;电压不对称;正序分量DOI:10 3969/j issn 1000 3886 2023 01 008 中图分类号 TM464 文献标志码 A 文章编号 1000 3886(2023)01 0029 03esearch on
3、 Improved Phase Locked Loop toSuppress Direct Current Component of Grid VoltageChen Xiaotong1,Luo Liwen1,Yao Wei2,Yin Shaowen2,Yin Jibo2(1 School of Electronic Information and Electrical Engineering,Shanghai Jiao Tong University,Shanghai 200240,China;2 BYD Auto Industry Company Limited,Shenzhen Guan
4、gdong 518118,China)Abstract:The phase-locked loop of the double second-order generalized integrator is widely used in grid-connected inverters to achieve gridvoltage synchronization However,when there is a direct current(DC)offset in the grid voltage,the filtering effect is not ideal,andthe detectio
5、n of the input signal will fluctuate Therefore,an improved second-order generalized integrator structure was proposed Inthis way,the DC component suppression module was added on the basis of separating the positive and negative sequence voltages,thereby improving the ability of the phase-locked loop
6、 to suppress the DC voltage and accurately extracting the grid voltagesynchronization signal The simulation research was carried out using MATLAB/Simulink The experimental results show that thephase-locked loop can filter out the DC component when there is a DC voltage in the grid voltage,and the fr
7、equency-locking andphase-locking effect is better Adding a DC component suppression module to the phase-locked loop can effectively suppress theinterference of the DC component,which provides a good method for grid connection of distributed generation system,ensuringefficient and high-quality energy
8、 transmission between inverter and power grid,and improving the stability of power gridKeywords:second-order generalized integrator;phase locked loop;direct current(DC)offset;unbalanced voltage;positive-sequence component定稿日期:2021 09 190引言随着能源危机的日益严重,可再生能源越来越受到重视1 2。并网逆变器是可再生能源并网的重要接口,锁相环(phase-lock
9、edloop,PLL)技术是实现逆变器与电网同步运行的重要技术手段3 4。同步参考坐标系锁相环(synchronous reference frame,SF-PLL)目前使用较为广泛,结构简单,具有良好的动态性能和较高的控制带宽。然而在电网电压不平衡的情况下,SF-PLL 的检测会出现震荡误差。在此基础上,国内外学者对锁相环进行深入研究,提出多种锁相环技术。基于解耦双同步参考坐标系变换的锁相环(decoupled double SF-PLL,DDSF-PLL),通过交叉解耦网络提取电网电压的正负序电压分量,从而实现了在电网电压不平衡条件下的锁相功能5 6。双二阶广义积分器锁相环(dualsec
10、ond-order generalized integrator PLL,DSOGI-PLL)采用对称分量法,通过两个二阶广义积分器(second-order generalized integra-tor,SOGI)提取电网电压的正序分量7 9。然而,当电网存在高次谐波时,DDSF-PLL 和 DSOGI-PLL 检测到的频率和相位存在较大误差,并且 DDSF-PLL 存在计算量大和结构复杂等问题。在电网电压不平衡和谐波含量较低时,DSOGI-PLL 能够较为准确地检测同步信号,但是当电网电压存在直流偏移时,锁相环检测效果较差,跟踪电网频率和相位时出现波动。在二阶广义积分器的基础上,增加直流
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