电压畸变条件下软件锁相环精度提高.pdf

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1、第45卷第7期电力电子技术Vo1．45．No．72011年7月PowerElectronicsJuly2011电压畸变条件下软件锁相环精度提高李东，韦统振，霍群海，高绪华(中国科学院电工研究所，北京100190)摘要：串联补偿设备要求在电网电压畸变的条件下，能够准确地锁住电压基波正序相位。基于瞬时无功理论的软件锁相环(SPLL)技术是目前常用的锁相方法，但该方法有一定的误差。这里设计了一个低通滤波器(LPF)，能够在电网电压存在谐波、跌落、直流分量等情况下高精度地锁相，从而使串联补偿设备获得较好的补偿效果。仿真和实验证明了该

2、方法的精确性和可行性。关键词：软件锁相环：低通滤波器；精度中图分类号：TN911．8文献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)07—0095-03TheImprovingOfS0ftPhaseLockedLoopPrecisionUnderVoltageDisortionLIDong，WEITong—zhen，HUOQun—hai，GAOXu-hua(InstituteofElectricalEn~neenngChineseAcademyofScience，Bering100190，China)Abstract：

3、ItisnecessarytOcapturethephaseofpositive·sequencefundamentalcomponentofvoltageaccuratelyforseriescompensationdevices，undervoltagedisortion．Thesoftwarephaselockedloop(SPLL)methodbasedontheinstan—taneousreactivepowertheoryiscommonlyused．whichhassomeerrors．Alowpassfil

4、terisaddedbasedontheanal。ysisanditcanimprovetheSPLLprecisionundertheconditionthatthesags，harmoniesandDCcomponentoccurinpowersystem．Soabettercompensationeffectcanbeachievedbyseriescompensationdevices．Simulationandexperi—mentalresultsverifytheaccuracyandfeasibilityof

5、themethod．Keywords：softwarephaselockedloop；lowpassfilter；accuracyFoundationProject：SupportedbyNationalNaturalScienceFoundationofChina(No．50807052)1引言2三相锁相环的基本原理随着各种非线性负载的大量使用．电能质量图1示出锁相环结构框图。其基本工作原理问题日益突出．用来改善电能质量的各种串联补是：鉴相器将电网电压和控制系统内部同步信号偿设备获得了较广泛的应用。的相位差信号转变成电压，

6、经过环路滤波器滤波在串联补偿设备的补偿过程中．需在电网电后去控制压控振荡器．从而改变系统内部同步信压畸变情况下．准确实时地检测出电网的相位信号的频率和相位，使之与电网电压一致f。息，因此相位跟踪是控制系统的一个关键环节。传统的硬件过零检测法一个工频周期只能比较两次，动态性能较差，且当电网电压中有较高的谐波图1锁相环结构图含量或三相不平衡时，就不能准确地确定过零点。在三相软件锁相环中。采用同步旋转坐标变目前，通常采用的是一种基于瞬时无功理论换的方法，将三相静止坐标系转化至两相，静的SPLL，利用同步旋转坐标变换方法来检测角频止

7、坐标系中．然后经过旋转坐标变换得到相应的率和相位信息。但SPLL在电压畸变条件下有一定相位信息[3]。三相SPLL的控制流程如图2所示。误差。此处通过详细分析，设计了一个LPF，在满其中Gs)为环路滤波器，1为压控振荡器。∞。为足动态性能的同时提高了滤波能力．可在电压存电网额定频率，o=lO0'nrad·S～。在谐波、跌落、直流分量等畸变情况下高精度地锁相。仿真和实验证明该方法精确、可行。基金项目：国家自然科学基金(50807052)定稿日期：201l一03—28作者简介：李东(1984一)，男，辽宁人，研究实习员，研究方向

8、为电力设备的研发。图2SPLL控制流程图95第45卷第7期电力电子技术Vo1．45，No．720l1年7月PowerElectronicsJuly2011三相基波正序电压可表示为：式中：下标1，2分别表示正序、负序；k为谐波次数；U为当前次电压最大值；妒为初始相角；∞，为电网电压角频率。【