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《基于频率和初相角解耦检测的新型锁相环》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、第37卷第18期Vol.37No.182013年9月25日Sept.25,2013DOI:10.7500/AEPS201210263基于频率和初相角解耦检测的新型锁相环姜齐荣,王亮,张春朋,洪芦诚,魏应冬,谢小荣(电力系统及发电设备控制和仿真国家重点实验室,清华大学,北京市100084)摘要:提出了一种由锁频环(FLL)和初相角锁相环(PLL)构成的新型三相PLL。FLL采用了一种新型的微分算法来检测频率误差,可避免由电压相角或幅值突变导致的频率检测误差。该新型PLL采用频率自适应数字滤波器(FADF)滤除输入信号中的谐波和噪
2、声,提高了相角的检测精度。FADF利用多重化延时信号消除算法消除频率较低的谐波,然后通过巴特沃斯低通滤波器滤除高次谐波和噪声,可以在dq域准确、迅速地提取基波正序电压。同时,初相角PLL拥有较高的特征频率,使得新型PLL可以在相角突变后迅速地实现同步。通过仿真和实验对新型PLL的性能进行了验证,且为了适用于计算能力较差的控制器,给出了新型PLL的简化方案。关键词:锁相环;电网同步;锁频环;延时信号消除;数字滤波器0引言本文首先简单分析了传统三相PLL(以下简称传统PLL)的模型和特性,提出了新型PLL。该新对于并网型变换器而言
3、,与电网保持同步是非型PLL分别利用锁频环(FLL)和初相角PLL检测[1-2]常关键的,如静止同步补偿器(STATCOM)、有输入电压的频率和初相角,最终再合成输入电压的[3][4]源电力滤波器、微电网和高压直流输电相位。采用的频率自适应数字滤波器(FADF)具有[5-6](HVDC)等。若不能准确地与电网同步,会使得很好的滤波效果和响应速度,而且相角跳变不会对上述变换器直流侧过压或输出过流,进而导致装置FLL产生不良影响;初相角PLL具有很高的特征闭锁,严重时甚至会损坏设备。同步技术的2个重频率,可以迅速地锁定变化后的相位
4、。FADF采用要指标是:跟踪精度和响应速度。过零检测、反三角了多重化延时信号消除(DSC)算法,同时结合FLL函数计算和锁相环(PLL)是广泛应用的同步策实现了频率自适应滤波。此外,FLL采用了一种独[7-13]略。在电网三相对称且不含谐波时,上述3种特的微分算法来计算电网实际频率与检测频率间的算法都能很好地实现与电网的同步。但是电网公共误差,该算法的特点是可以避免相角跳变、电压突变连接点(PCC)的电压经常会遇到谐波、暂降、不对称等导致的频率检测误差。最后,对新型PLL进行了等问题。在一些独立的微型电网中甚至会发生较为仿真和
5、实验验证,在保持性能基本不变的前提下,给[9]严重的频率偏移。因此,非理想工况下的同步效出了该新型PLL的简化方法。果是评价上述策略的重要因素。PLL是一个闭环控制系统,它可以保持其输出1传统PLL与输入在频率和相角上的同步。文献[10]对PLL传统PLL的原理如图1所示,其中PI表示比的基本理论、模型和应用进行了详细的总结。三相例—积分控制器。PLL更适合于并网型逆变器。文献[11-12]对三相vavdabcPLL的特点和参数优化策略进行了深入研究。对vbvqeωAθA+PI于传统的PLL而言,必须要在响应速度和输出精度v
6、cdq∫0+之间进行折中处理[11,13]。准确、快速地提取输入信θA号中的基波正序分量是提高PLL响应速度和输出图1传统PLL原理Fig.1PrincipleofconventionalPLL精度的重要方法。设输入电压对称且不含谐波,那么收稿日期:2012-10-30;修回日期:2013-04-06。国家科技支撑计划资助项目(2007BAA12B02,2011BAA01B03)。—113—2013,37(18)[12]écosθù利的。若将vdq归一化则可以克服输入电压波动êúêæ2πöú对PLL的影响。êcosçθ-÷úv
7、abc=V1è3ø(1)1.3PLL在不对称及谐波工况下的特性êúêæ2πöú稳态时,三相不对称电压可以分为正序、负序和êcosçθ+÷úëè3øû零序分量,再加入谐波后,三相交流电压可写为:式中:v[v]T;θ=ωt+,其中ω为电网电abc=avbvcφvabc=压的角频率,φ为初相角;V1为系统电压幅值。2n+12n+1éù派克变换之后,有ê∑Vicos(iωt+φi)+∑Vk_0cos(kωt+ϕk)úêi=-2n-1k=1úéêcos(θ-θ^)ùúê2n+12n+1úvdq=V1(2)êVæç2πö÷úêú∑icos
8、iωt+φi-+∑Vk_0cos(kωt+ϕk)êë-sin(θ-θ^)úûêi=-2n-1è3øk=1úêú2n+12n+1式中:θ^=ω^t+^φ,为派克变换的相角,其中ω^和φ^分êæç2πö÷úê∑Vicosèiωt+φi+3ø+∑Vk_0cos(kωt+ϕk)ú别为
