【摘 要】
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由于分布式发电系统的普及,如何提高并网变换器性能成为人们研究的热点。当电网电压信号处于不对称、含谐波或相频突变等工况时,并网变换器能否准确获得电网电压的相频信息十分关键。目前使用最为广泛的并网同步技术是锁相环技术,锁相环技术是否可以快速、准确的获取电网电压的幅值和相位,是整个并网变换器系统稳定可靠的关键。因此设计一种可以适应各种电网故障的锁相环,是当今研究的重点。本文首先研究了锁相环的基本工作原理
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由于分布式发电系统的普及,如何提高并网变换器性能成为人们研究的热点。当电网电压信号处于不对称、含谐波或相频突变等工况时,并网变换器能否准确获得电网电压的相频信息十分关键。目前使用最为广泛的并网同步技术是锁相环技术,锁相环技术是否可以快速、准确的获取电网电压的幅值和相位,是整个并网变换器系统稳定可靠的关键。因此设计一种可以适应各种电网故障的锁相环,是当今研究的重点。本文首先研究了锁相环的基本工作原理,通过对锁相环的三个组成部分:鉴相器(PD)、环路滤波器(LPF)、压控振荡器(VCO)进行详细分析,得到锁相环路的相位模型;通过分析相位模型,发现锁相环是一个负反馈控制系统,且多为二阶锁相环。然后对基于单同步旋转坐标系的锁相环(SRF-PLL)的矢量图及控制结构进行分析,得到其小信号模型;对基于双二阶广义积分器的锁相环(DSOGI-PLL)的原理和结构进行研究,针对其不能快速锁相的问题搭建了一种可适应频率变化的自适应滤波器,并设计了改进型双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-FLL-PLL)的结构框图;分析双同步旋转坐标系下三相不平衡电压的矢量图,推导出解耦网络结构,获得双解耦同步旋转坐标系锁相环(DDSRF-PLL)的结构框图及小信号模型;为提高DDSRF-PLL抑制谐波能力,本文提出了一种基于DDSRF-PLL的改进型锁相环:在DDSRF-PLL中引入后置变换滤波器,使相频信息在输出前经过一个低通滤波器,以达到提高锁相性能的目的,并设计了其结构框图。最后,利用Matlab/Simulink对以上四种锁相环在电网电压两相跌落、含有谐波和含有直流偏置状况下进行仿真。通过对比仿真结果,得出结论:SRF-PLL在故障电网环境下,无法锁相;在含低次谐波的电压环境下,DSOGI-FLL-PLL和改进型DDSRF-PLL可以很好的适应谐波扰动,精准的跟踪电压的相频信息;在电压含直流偏置的情况下,改进型DDSRF-PLL可以消除直流偏置的影响,实现快速精准锁相。图[43]表[6]参[57]
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