隨著分布式電源并網(wǎng)的增加,電網(wǎng)面臨著電壓擾動、直流偏置、電壓不平衡及諧波畸變等諸多問題。在這樣的復雜電網(wǎng)環(huán)境下,傳統(tǒng)鎖相環(huán)技術（PLL）難以快速、準確地檢測到電網(wǎng)電壓的頻率和相位。為此,提出在準1型鎖相環(huán)（QT1-PLL）的結構中額外增加聯(lián)合延時信號消除（DSC）和滑動平均濾波器（MAF）的濾波環(huán)節(jié),設計出一種滿足復雜電網(wǎng)環(huán)境下并網(wǎng)需求的新型PLL（DDM-QT1-PLL）。DDM-QT1-PLL采用αβDSC2與dq DSC4級聯(lián)MAF的環(huán)外濾波和環(huán)內(nèi)濾波結構,消除電網(wǎng)電壓直流偏置、不平衡及諧波分量的同時,可有效提高PLL系統(tǒng)的響應速度和穩(wěn)定性。針對頻率偏移時,αβDSC2引起的相位誤差,設計一種前饋通道以補償誤差。仿真結果表明DDM-QT1-PLL具有快速的響應速度和良好的干擾抑制能力,并能夠在非額定頻率的直流偏置下,實現(xiàn)檢測頻率和相位的零穩(wěn)態(tài)誤差。 

【文章來源】：電力系統(tǒng)保護與控制. 2020,48(13)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

αβDSC2離散實現(xiàn)結構框圖

庖?鸕母盒蚍至?和奇次諧波，使得同時面對電網(wǎng)電壓不平衡、直流偏置和高度諧波畸變時可精確快速地檢測電網(wǎng)電壓的頻率和相位。仿真結果表明DDM-QT1-PLL在復雜電網(wǎng)環(huán)境下具有快速的響應速度和良好的濾波性能。1準1型鎖相環(huán)QT1-PLL通過將SRF-PLL控制回路中的比例積分控制器替換為單一的比例增益，以提高PLL系統(tǒng)的響應速度[22]。額定頻率下QT1-PLL表現(xiàn)為1型控制系統(tǒng)，而非額定頻率下整定為2型控制系統(tǒng)。QT1-PLL消除了相角跳變下檢測頻率與相位之間的耦合，使PLL具備了快速的響應速度。圖1為傳統(tǒng)的QT1-PLL結構，圖中的前饋通道(藍色線)是為了確保QT1-PLL能夠在頻率跳變下實現(xiàn)零穩(wěn)態(tài)相位誤差，MAF作為環(huán)內(nèi)濾波環(huán)節(jié)，可以實現(xiàn)良好的濾波效果。盡管QT1-PLL結構簡單、濾波能力出色，但由于MAF在第一陷波點處具有180o的相位延時，而延時引入控制回路后必然減緩QT1-PLL的響應速度。為了消除直流偏置、電壓不平衡以及奇、偶次諧波，提高QT1-PLL的響應時間，本文主要采用一種環(huán)外-環(huán)內(nèi)組合濾波環(huán)節(jié)來改進傳統(tǒng)QT1-PLL的性能。圖1準1型鎖相環(huán)結構框圖Fig.1BlockdiagramofQT1-PLL2基于靜止和同步坐標系下的濾波環(huán)節(jié)三相PLL系統(tǒng)主要通過配置額外濾波器來增強其濾波能力。配置額外濾波器的方法主要分為兩類：一類是在PLL的相控回路中引入額外濾波器，簡稱環(huán)內(nèi)濾波，從坐標變換的角度也看作是同步(dq)坐標系下的濾波環(huán)節(jié)；另一類是在PLL輸入前引入額外濾波器，也稱為環(huán)外濾波，以坐標變換的角度可認為是靜止(αβ)坐標系下的濾波環(huán)節(jié)。由于環(huán)外

為T/n之前αβ坐標系下的電網(wǎng)電壓；n為延時因子；T為電網(wǎng)基頻周期。式(1)在拉式域中的傳遞函數(shù)為2π1jDSC()(1ee)2Tsnnns(2)將sj代入式(1)中可得到αβDSCn的幅值和相位表達式為ππDSC(j)cos22nTTnn(3)由式(3)可知，不論n取何值，αβDSC都可以通過電網(wǎng)電壓基頻正序分量。由于消除諧波的階數(shù)取決于n，可根據(jù)所要消除的諧波階數(shù)來選擇n值。為了消除PLL輸入中的直流偏置和偶次諧波，選擇n=2。繪制式αβDSC2的伯德圖，如圖2所示。圖2αβDSC2的伯德圖Fig.2BodeplotofαβDSC2由圖2可知，αβDSC2可以無衰減零相移通過基頻(50Hz)正序分量，并且在零頻和偶次諧波頻率處的幅值為零。這意味著αβDSC2可以精確無延時地提取電網(wǎng)電壓的基頻正序分量，完全消除直流偏置(αβ坐標系下直流偏置為0Hz)與偶次諧波分量。又因為αβDSC2的伯德圖是對稱的，所以由電壓不平衡產(chǎn)生的負序(-50Hz)分量也能完全保留下來。實際控制系統(tǒng)需要αβDSC2在離散域中實現(xiàn)，圖3為αβDSC2的離散域?qū)崿F(xiàn)結構圖，為了消除離散化誤差，采用線性插值法對N取值。N2=round[(T/2)/Ts]=100，Ts為采樣時間，Ts=0.0001s。圖3αβDSC2離散實現(xiàn)結構框圖Fig.3BlockdiagramofdiscretizationimplementationαβDSC22.2同步坐標系延時信號消除電壓不平衡和部分奇次諧波由于αβDSC2無法消除電壓不平衡產(chǎn)生的-50Hz頻率分量，該分量經(jīng)過Park變化后輸入PLL的控制回路，-50Hz的頻率分量表現(xiàn)為-100Hz的雙頻振蕩，會造成PLL難以精確地檢測到電網(wǎng)電壓頻率與相?

【參考文獻】：
期刊論文
[1]光伏微電網(wǎng)孤島運行模式下沖擊負荷跟蹤補償控制[J]. 楊曉梅,劉歡,聞楓,趙國,鄢盛馳,蔣勇亮.  電力科學與技術學報. 2019(04)
[2]電網(wǎng)電壓不平衡和諧波畸變下新型并網(wǎng)鎖相環(huán)設計[J]. 王佳浩,潘歡,納春寧.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2019(15)
[3]弱電網(wǎng)條件下并網(wǎng)逆變器的鎖相環(huán)靜態(tài)穩(wěn)定分析[J]. 歐陽逸風,鄒宇.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2018(18)
[4]不對稱故障相位跳變和波形點對DFIG轉(zhuǎn)子電壓的影響[J]. 劉遠帆,肖先勇,任杰,張逸,鄭子萱.  電力科學與技術學報. 2018(02)
[5]針對電網(wǎng)不平衡與諧波的鎖相環(huán)改進設計[J]. 郭磊,王丹,刁亮,姜岳,馮海江.  電工技術學報. 2018(06)
[6]電網(wǎng)電壓不平衡及諧波狀態(tài)下的并網(wǎng)逆變器控制策略[J]. 葉吉亮,李嵐,劉海霞,王宇龍.  電力系統(tǒng)保護與控制. 2018(06)
[7]基于頻率自適應改進型梳狀濾波器的并網(wǎng)鎖相環(huán)技術[J]. 羅韡,姜建國,周中正.  電力系統(tǒng)自動化. 2017(20)
[8]二階廣義積分器的三種改進結構及其鎖相環(huán)應用對比分析[J]. 張純江,趙曉君,郭忠南,于安博.  電工技術學報. 2017(22)
[9]基于級聯(lián)延時信號消除-鎖相環(huán)算法的配電網(wǎng)靜止同步補償器控制策略[J]. 姜子健,楊歡,沈建輝,曹海洋,徐興華.  電網(wǎng)技術. 2015(07)
[10]弱電網(wǎng)條件下鎖相環(huán)對LCL型并網(wǎng)逆變器穩(wěn)定性的影響研究及鎖相環(huán)參數(shù)設計[J]. 吳恒,阮新波,楊東升.  中國電機工程學報. 2014(30)



本文編號：3616257