无直流分量干扰的自适应锁频环同步优化方法

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1、2017年9月第43卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2017V01．43NO．9http：f{bhxb．huaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．caDOI：10．13700／j．bh．1001—5965．2016．0672无直流分量干扰的自适应锁频环同步优化方法刘玉芝8，张鑫宇，卞建鹏，胡立强(石家伟铁道大学电气与电子T程学院，石家庄050043)摘要：电网同步是提高并网换流器故障穿越能力的关键技术之一。为实现电网不平衡下换流器快速准确的并网跟踪，提出一种改

2、进的一阶广义积分器锁频环(FOGI—FLL)方法。建立并网换流器数学模型，分析了不平衡电网下的正负序分离原理，并给出了正负序基频分量分离简化结构，讨论了简化结构中一阶广义积分器核心模块的实现方法，在一阶广义积分器滤波结构上进行了改进，增加了可以消除直流分量干扰的积分补偿环节。仿真结果表明，本文所提方法在电网电压不平衡环境中可以实现高性能的同步跟踪效果。关键词：电网同步；并网换流器；一阶广义积分器；锁频环；直流分量中图分类号：TP29；TM615文献标识码：A文章编号：1001—5965(2017)09—1798—07并网同步是新能源发电系统通过换流器允许接人电网的基本条件之一。同步即保证换

3、流器输出电压与电网电压频率相同、相角相同和幅值相同。锁相环(Phase—LockedLoop，PLL)被广泛应用于并网同步方案中¨～+。理想的PT．1．应该在电网电压扰动的情况下仍然能够准确和快速地跟踪到电网基波相位信号。三相电网与单相电网不同之处在于：i相电网存在电压不平衡情况，本质原冈为存在负序扰动

4、3⋯。因此，如何消除负序干扰、提高对电网正序分量的跟踪能力成为当前研究的热点。丌环PLL常用过零检测原理，具有方法简单、实现容易特点，但是该方法需要计算反-三角函数获得相位角，响应延迟长，且对谐波和负序分量干扰敏感，畸变电压下无法准确锁相”1。闭环PLL主要采用基于同步旋转坐标系的PLL实

5、现同步跟踪。如文献[6]中提出基于双同步旋转坐标系的锁相环(DoubleSynchronousRotatingFrame—PLI．，DSRF·PLL)方法，通过坐标运算实现幽轴坐标解耦，可以准确地从畸变电压中分离出正负序分量，但由于解耦过程增加了坐标运算量和滤波结构，系统的动态响应速度仍未提高；文献[7]提出双二阶广义积分器一锁频环(DoubleSecond—OrderGener—alizedIntegratorbasedonFrequency-LockedLoop，DSOGI—FLL)，使得同步过程不再受电网畸变相位的T扰，FLL能够快速地估计到电网基波频率，提高了电网电压正负序分离的相

6、位／频率跟踪能力。为了简化DSOGl分离电压正负序分黾的结构，文献[8-9]提出一种降阶的广义积分器(ROR)，利用极性频率选择性特点，正负序分离结构输入、输出端的传递函数由实部二阶降为虚部一阶，简化的滤波环节明显提升了电压正负序分离速度，然而该方法利用PLL跟踪电网相位，对电网电压不平衡引起的相位跳变仍然很敏感，且一阶复数滤波环节无法消除电网存在的直流分量。综合文献[7-9j各自的优势并考虑消除电网收稿日期：20164)8—17；录用日期：20164)94}9；网络出版时间：2016—11—1409：04网络出版地址：WWW．cnkinet／kcms／detail／112625．V．20

7、1611140904．001html基金项目：国家自然科学基金(51307112)；河北省高等学校科学技术研究项目(ZD9201470919)$通讯作者：E—mail：Iyzl997a@126．corn引用格式：刘玉芝，张鑫字，卞建鹏，筝元直流分量于扰的自适应销期环同步优化方法口J．北京航空航天大学学报，2017。43徊)：j798-1804．LIU丫Z，ZHANGXY，BIANJP．etaJSynchronizationoptimizationmethodotadaptive[requency—Mckedloopwith—outDCcomponentinterferencen]．Jour

8、nalofBe啦ngUniversityofAeronautiesandAstronautics，2017，43(9)：1798—1804(inChinese)第9期刘玉芝，等：无直流分量下扰的自适应锁频环同步优化方法1799直流分量干扰，本文提m一种改进的一阶广义积分器锁频环(First—OrderGeneralizedIntegratortmsedonFrequency—LockedLoop，FOGI—FLL)方法。