电网故障下直驱风电系统网侧变流器的电网同步化技术

为了能够在电网故障下对直驱风电系统传递给电网的功率进行持续控制,避免变流器保护跌落和提高瞬态故障穿越能力,对故障电压基波正负序分量进行快速而准确的检测是必要的。提出了一种不平衡和畸变电压运行条件下风电系统网侧变流器的新型电网同步化技术,即双二阶通用积分器-锁频环(DSOGI-FLL)。这个新的检测器包括正交信号发生器、正负序分量计算器和锁频环3个基本函数模块。对DSOGI-FLL进行的仿真和试验结果表明这种新型软件锁相环便于数字实现,能对不对称和畸变电网电压进行快速、准确检测和稳定跟踪;DSOGI-FLL是直驱风电系统网侧变流器在电网电压不平衡和畸变条件下的一个合适的电网同步化方法。     

基于解耦的双同步坐标系的三相锁相环设计

快速准确地跟踪电网电压是并网变换器稳定运行的保障。针对传统锁相环在电网电压畸变或不平衡下,不能实时并精确检测出基波正序分量幅值和相位的问题,提出了一种基于解耦的双同步坐标系(DDSRF)的三相锁相环设计方法,该方法通过引入解耦的双同步坐标系分离出基波正序分量,实现了基波正序分量的精确检测。仿真结果表明该三相锁相环能够在电网不平衡和畸变时快速准确地检测出电网电压基波正序分量的幅值和相位。     

复杂电网工况下基于CDSOGI-SPLL的电网电压同步方法

传统锁相环技术在三相电网电压含有直流分量、发生不对称故障以及严重畸变条件下,其检测精度受到直流分量、负序分量及谐波分量的干扰,将不能准确跟踪电网电压频率和相位。针对这一问题,提出一种将相序解耦谐振(SDR)控制器和改进的级联双二阶广义积分器软件锁相环(CDSOGI-SPLL)相结合的锁相方法。该方法首先利用SDR控制器将正负序分量进行分离,然后引入改进的级联双二阶广义积分器(CDSOGI)对正负序分量进行二次分离和谐波抑制,并消除直流分量对CDSOGI输出正交信号的影响。仿真和实验结果表明,在三相电网电压含有直流分量、不平衡和严重畸变情况下,所述方法可以实现电网电压同步信息的准确采集。     

基于多重二阶广义积分的电网谐波分量检测

当电网出现三相电压不平衡或含有低次谐波等状况时,为保证功率变流器输出与电网同步,采用了一种频率自适应同步检测方法。该方法是基于多重二阶广义积分器基础上的解耦网络,通过锁频环来进行频率调节,同时利用交叉对消网络来进行对各阶谐波分量的解耦,并通过等效滤波器来实现基波和各次谐波分量的分离。该方法可以检测出功率信号在基波频率下的正负序分量,且适用于低次谐波连续分量的检测。理论分析和Matlab仿真表明,采用的频率自适应同步检测方法可以在电网故障条件下有效地获得谐波正负序分量的相位和幅值,并且具有良好的静态和动态性能。     

光伏发电并网同步锁频环技术研究

针对光伏发电的低电压穿越控制要求,研究能够适应于电网电压不平衡情况的电压快速准确检测方法显得格外重要。分析了不同锁频环技术的工作原理,并在Matlab/Simulink仿真平台中分别搭建了基于双二阶广义积分器的锁频环(DSOGI-FLL)模型、基于级联二阶广义积分器的锁频环(Cascaded-SOGI-FLL)模型以及基于降阶谐振调节器的锁频环(ROR-FLL)模型。通过重点模拟电网电压不平衡情况,对三种锁频环技术进行了对比仿真研究。结果表明:DSOGI-FLL和ROR-FLL响应速度快,适应电网电压跌落与频率突变的情况;Cascaded-SOGI-FLL响应速度相对较慢,适应电网电压存在谐波的情况。     

三相电压不平衡时二阶广义积分器锁相环设计方法北大核心

为了解决有源电力滤波器(APF)在三相电压不平衡时的控制要求,快速准确获取电网电压基波正序分量的幅值、频率和相位信息至关重要。针对此问题提出了一种具有频率自适应性并能够实现正序分量信息提取的二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)的方法。通过仿真和实验结果证明了提出的方法能够在三相电压不平衡情况下能够快速准确提取电网电压正序分量的幅值、频率和相位信息,并且频率自适应性能良好。     

三相电压不平衡时二阶广义积分器锁相环设计方法

为了解决有源电力滤波器(APF)在三相电压不平衡时的控制要求,快速准确获取电网电压基波正序分量的幅值、频率和相位信息至关重要。针对此问题提出了一种具有频率自适应性并能够实现正序分量信息提取的二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)的方法。通过仿真和实验结果证明了提出的方法能够在三相电压不平衡情况下能够快速准确提取电网电压正序分量的幅值、频率和相位信息,并且频率自适应性能良好。     

直流分量对正弦幅值积分器同步信号检测方法的影响及其抑制方法

三相并网变流器的控制需要电网基波电压同步信号的确准检测,正弦幅值积分器锁频环(frequency-locked loop based on sinusoidal amplitude integrator,SAI-FLL)是一种结构简单、性能良好的同步信号检测方法。文中首先分析了当输入信号含有直流分量时,正弦幅值积分器锁频环的性能,分析结果表明,输入直流分量会在正序幅值和频率信号中产生工频波动,负序幅值中还会产生附加直流分量。文中提出一种抑制直流分量影响的方法,该方法将直流分量作为频率为零的交流分量,利用正弦幅值积分器(sinusoidal amplitude integrator,SAI)的选频特性,形成统一的SAI方法,控制结构简单。理论分析和实验结果都表明,文中提出的方法可以在电网不平衡和频率变化等情况下消除直流分量的影响,并快速准确地提取电网电压基波正负序分量的幅值和相位,实现同步信号的检测。     

文摘

正基于多重二阶广义积分的电网谐波分量检测[中]/李练兵,郭向尚,王增喜//电工电能新技术.2015(9).-33~37.当电网出现三相电压不平衡或含有低次谐波等状况时,为保证功率变流器输出与电网同步,采用了一种频率自适应同步检测方法。该方法是基于多重二阶广义积分器基础上的解耦网络,通过锁频环来进行频率调节,同时利用交叉对消网络来进行对各阶谐波分量的解耦,并通过等效滤波器来实现基波     

一种双正弦幅值积分器解耦锁相环的设计

针对在电网三相电压不平衡时传统锁相环不能准确检测基波正序相位的问题,设计了一种双正弦幅值积分器解耦锁相环(decoupled double sinusoidal amplitude integrator phase-locked loop, DDSAI-PLL)。该锁相环利用正弦幅值积分器的频率选择特性,在αβ坐标系下采用正负序解耦结构实现了正序分量的完全提取。同时引入一阶负反馈系统作为频率自适应环节,使锁相环在电网频率发生偏移时仍然可以对基波正序频率进行准确估计。建立了DDSAI-PLL的数学模型,并对其关键参数进行了设计。最后使用DSP实现该锁相环,并在电压畸变条件下与传统的同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)进行了对比实验,结果证明了所提锁相方法的有效性。     

电网故障下直驱风电系统网侧变流器电网同步化研究

提出了一种不平衡和畸变电压运行条件下风电系统网侧变流器的新型电网同步化技术,即双二阶通用积分器一锁频环（DSOGI—FLL）。包括正交信号发生器、正负序分量计算器和锁频环三个基本函数模块。通过对DSOGI-FLL进行了详细的研究,对仿真和试验结果进行了验证,结果表明DSOGI—FLL是一个合适的电网同步化方法。     

复杂电网工况下三相并网逆变器的锁频环技术

为解决复杂的电网工况下,传统的并网逆变器锁相环锁相精度不高、锁相速度慢等问题,提出了具有频率自适应滤波器、快速锁频和相序提取功能的双2阶广义积分器的锁频环,并做出伯德图,对滤波器的性能进行了分析;然后在电网电压幅值、频率、相位跳变下,对锁频环的基本性能(电网电压频率、相位、正负序提取)进行了测试,最后在谐波电压背景工况下,对其性能进一步仿真,验证了基于双2阶广义积分器的锁频环具有动态响应快、抗谐波能力较强、精度高、误差小等优点。     

（2期下）基于改进型软件锁相环的正负序分量分离新方法研究

针对电网不平衡时传统正负序分离方法通用性不佳的缺点,提出了一种基于改进型软件锁相环的正负序分量分离的新方法,它利用二阶广义积分器较好的高次滤波效果、正负序级联的DSC谐波消除特性,通过αβ变换和dq变换,再利用软件锁相环原理来锁定电网的频率,并反馈给二阶广义积分器和正负序级联的DSC,从而分离出电网的正负序分量。由于本方法在电网电压平衡、不平衡以及电网电压频率变化等电网所有可能发生的故障情况下,都可以快速而准确的分离电网的正负序的基波分量,从而可为电力电子变流器的控制系统提供可靠的控制信号。最后MATLAB/Simulink软件仿真结果证明了所提出方法的可行性和有效性。     

A Comparative Performance Evaluation of Extended AANF with Different Parameter Estimation Techniques for Renewable Energy Integration

This paper presents real time performance evaluation of three phase extension of an amplitude adaptive notch filter (AANF) for online estimation of frequency, amplitude, and sequence components of the input grid voltage signal. The performance of an extended AANF is compared with conventional synchronous reference frame-phase lock loop (SRF-PLL), enhanced phase lock loop (EPLL), and existing adaptive notch filter (ANF). Comparative analysis has been carried out based on their ability in extracting frequency and amplitude of input grid voltage signal under balanced and unbalanced voltage sag/swell, frequency shift and distorted grid condition. Three phase AANF method provides high degree of accuracy than SRF-PLL, EPLL, and ANF in extracting appropriate signal information for unbalanced and harmonically distorted grid condition. The important feature of this method is its amplitude adaptability, which improves its speed of response and accuracy when grid signal is of variable amplitude. OPAL-RT’s (OP4500) real time controller with an in-built Xilinx Kintex-7 FPGA processor is used for real time implementation. Experimental results validate fast and accurate performance of an extended AANF in extracting frequency, amplitude, and sequence components of the utility grid voltage signal, which can be further used for performance improvement of grid connected renewable energy systems, custom power devices, and flexible ac transmission systems (FACTS) devices.     

Three-phase grid voltage synchronization using sinusoidal amplitude integrator in synchronous reference frame

Synchronization with the grid voltage is critical in the control of grid-connected power converters. Under unbalanced grid condition, the conventional synchronous reference frame phase-locked loop (SRF-PLL) does not work well due to the effect of the fundamental negative sequence component. This paper proposes a new synchronization method, the sinusoidal amplitude integrator based phase locked loop (SAI-based PLL), to efficiently eradicate the effect of the fundamental negative sequence component. As a result, it can accurately and quickly estimate the amplitude and phase angle of the fundamental components of grid voltages in unbalanced grid conditions. In addition, when dc offset and harmonics are contained in the grid voltage, a multi-SAI-based PLL method is developed to extract the synchronization signal. The proposed SAI-based PLL incorporates the sinusoidal amplitude integrator into the conventional SRF-PLL. Its operation is analyzed using the complex-vector notation. Simulation and experimental results on the performance of the proposed SAI-based PLL and comparison with other synchronization methods are presented.     

新型软件锁相环三相电压型PWM整流器的控制

在电网电压频率波动或者三相不平衡的情况下,硬件锁相很难准确检测到基波正序的相位。在结合PWM整流器空间矢量解耦控制算法的基础上,将软件锁相环技术应用在PWM整流器控制系统中,并用仿真和实验验证了该方案的可行性。实验结果表明,该方案解决了电网电压频率波动及三相不平衡时的相位同步等问题,并在工程上具有一定参考价值。     

一种改进型一阶广义积分锁频环的研究

稳定可靠的并网控制策略是提高光伏逆变器故障穿越能力的关键,对锁相技术的研究尤为重要。提出一种改进型一阶广义积分锁频环FOGI-FLL(frequency-locked loop based on first order generalized integrator)技术,首先利用滑动平均滤波器MAF(moving average filter)滤除电网电压中的谐波分量,消除谐波对FOGI-FLL的影响,再利用FOGI-FLL进行基波正、负序分离。仿真结果表明:在发生谐波畸变的电网中,所提出的方法能够在电网电压不平衡、频率突变和相位跳变的故障情况下,准确提取出电网电压的基波正、负序分量,并快速跟踪电网频率和相位。     

基于一种新型正弦幅值积分器的谐波检测方法

针对基于瞬时无功理论的ip-iq谐波检测法结构复杂、响应速度慢等问题,提出了一种采用改进正弦幅值积分器结构的谐波电流检测方法。首先,利用二阶广义积分器的输出滤波特性及正弦幅值积分器的极性选择特性,使其相结合构造出了一种滤波性能更强,同时具有频率及极性选择作用的新型积分器。然后,利用该积分器快速准确地提取基波正序分量,并有效应用于谐波检测环节中。当电网电压存在直流偏置问题时,该积分器所构造的锁相环也能准确锁定电网频率及相位信息。最后,理论分析及仿真实验结果表明：该方法无需进行瞬时对称分量分离,就可提取出电网电压及负载电流基波的正负序分量,计算量小,谐波检测更精确。