非理想电网下改进二阶广义积分器锁相环研究

针对二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)在含直流分量电网电压无法准确提取正序分量的缺点,在传统SOGI上添加一个求差节点,消除了直流分量的影响.但导致其无法滤除高次谐波,在其基础上又添加一个SOGI解决该不足.改进的SOGI-PLL能够实现在电网电压不平衡、含直流分量和高次谐波条件下准确提取正序分量并跟踪锁相角.仿真与实验验证了该方法的有效性和准确性.     

基于二阶广义积分器的非理想电网同步技术

在复杂电网情况下,电力电子装置能否正常并网运行,取决于电网电压的同步信号能否被准确获取。非理想条件下,电网电压时常出现的不对称、谐波畸变以及直流分量等问题会影响同步技术所获得同步信号的精度。针对此问题,在传统同步参考坐标系锁相环(SRF-PLL)的基础上,提出一种基于二阶广义积分器(SOGI)的改进型同步方案。该方案通过对传统SOGI结构的改进,使其具备了对包括直流分量在内的各次分量分离的能力。将其应用于传统SRF-PLL,可实现同步坐标系下的直流分量提取,从而消除了电网电压非理想因素对同步信号的影响。实验结果验证了该方法的有效性。     

基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法*

针对电网直流分量和高次谐波对谐波电流检测精度的影响,提出了一种基于二阶广义积分器的改进型ip-iq谐波检测算法。该算法在传统ip-iq法的结构上加入了改进型SOGI滤波环节,有效滤除了输入信号中的直流分量同时还抑制了高次谐波,改进型SOGI的锁相环在电网电压含高次谐波和直流分量的情况下能提供稳定的电网电压频率,从而能够更准确检测出谐波电流。仿真算例对比分析了传统ip-iq法和基于一般SOGI的ip-iq法,验证了文中提出的谐波检测方法在电网含直流分量和高次谐波时的有效性和可靠性。     

基于改进型SOGI-FLL电网电压同步方法的研究

文章提出了一种基于改进型SOGI的电网电压同步方法,在准确快速地获取电网电压频率、相角,以及正负序分量信息的同时能消除传统方法中由于直流偏置而引起的同步误差.分析了SOGI-FLL的工作原理、稳定性及改进方法,并进行了仿真与实验.仿真和实验结果表明所提出的改进型SOGI电压同步方法在电网电压非理想情况下具有良好的适应性及动态性能。     

不平衡电网下的改进型锁相环设计研究

针对电网三相不平衡时,常用锁相环方法存在电压测量偏移降低,检测准确度和抗低次谐波干扰能力弱的问题,提出一种基于改进型二阶广义积分器(Second Order Generalized Integrator,SOGI)的三相锁相环设计方案.分析了SOGI可提取出电压正序基波分量的原理;通过对SOGI进行频域特性分析,找到传...     

基于FPGA的二阶广义积分器锁相环研究与实现

为了解决三相电网电压存在谐波、不对称分量和频率变动的复杂情况锁相问题,通过二阶广义积分器(SOGI)原理构建自适应滤波器,采用对称分量法提取基频信号中的正序分量,再变换到旋转坐标系下,通过PI整定出电网基频信号正序分量的频率,最后由积分得到角度信息。针对传统SOGI结构两相正交信号发生器使用同一个系数的缺点,提出一种改进方案,并阐述了现场可编程门阵列(FPGA)的实现方法,最终实验验证了该改进方案的正确性。     

电网谐波和不平衡对锁相环影响及改进策略

新能源并网发电系统中,准确获取电网同步信息是进行有效并网控制的基础,故提出了一种基于对称分量法的单同步坐标系改进型锁相策略。该策略利用改进的全通滤波器(APF)基于对称分量法完成电网电压正、负序分离,能够快速适应电网频率波动,再通过基于二阶广义积分器(SOGI)的自适应滤波器在采样信号相位不发生偏移时,快速稳定地抑制电网谐波,从而准确地获取电网电压的同步信息。在电网谐波和不平衡的条件下,所提锁相环(PLL)策略能够快速准确地锁定电网信息,且具有检测精度高、对电网波动适应性强等优点。     

一种基于双定频SOGI与交叉补偿的三相锁相环设计方法

基于频率自适应二阶广义积分器(second-order generalized integrator, SOGI)的锁相技术因其具有良好的滤波性能,常与滑模观测器(sliding mode observer, SMO)相结合来解决电网电压存在的直流偏置、频率偏移以及相位跳变等问题。针对常规的频率自适应SOGI锁相环(phase-locked loop, PLL)的前级SOGI与后级PLL之间存在频率耦合导致锁相环的动态性能较差的问题,提出了一种基于双定频SOGI与交叉补偿的锁相环设计方法。所提方法采用定频SOGI代替频率自适应SOGI,消除了前级SOGI与后级PLL之间的频率耦合。同时设计了一种电网电压交叉补偿的方法,该方法能够精准地对电网电压相位和幅值进行同时补偿,改善了传统的补偿方法需将幅值和相位单独补偿的缺点。并详细推导了常规的基于频率自适应SOGI锁相环和所提基于定频SOGI的锁相环的小信号模型,并证明了所提出的PLL稳定性更高。最后,在不同电网电压工况下,通过对比实验研究验证了所提方法的有效性。     

基于正弦幅值积分器的新型2倍频锁相技术

针对电网电压不平衡及畸变工况下,同步旋转坐标系锁相环(SRF-PLL)方法对同步信息检测精度的影响,基于正弦幅值积分器(SAI)与级联型二阶广义积分器(SOGI),提出了一种新型2倍频锁相方法。在负旋转坐标系下,利用SAI对频率极性选择的特点,对2倍频分量进行了分离与提取,克服了SRF-PLL,在不平衡工况下产生2倍工频波动的缺点;在电网严重畸变的情况下,基于级联型SOGI良好的滤波性能,有效地提取出电网基波分量。介绍了级联型SOGI与SAI两种积分器,并与SRF-PLL方法进行了对比,仿真与实验结果表明,所提方法可行有效。     

基于改进SOGI的三相正序电流的提取

传统二阶广义积分器(SOGI)的方法可实现α、β分量的提取,但在电网电压不平衡且含有谐波分量、直流分量的情况下,SOGI的提取精度降低,直接影响对基波正序有功、无功电流的检测。为提高传统SOGI的抗直流偏移干扰能力,提出一种基于改进的SOGI的三相电流正序、负序提取算法,不仅消除了三相电压不平衡以及谐波分量对电流的影响,同时消除网侧直流分量影响。仿真结果验证了所提方法的有效性。     

基于二阶广义积分器的单相并网系统锁相技术的研究

由于电网电压通常受到扰动和谐波的影响,因此在并网变换器的同步应用中,并网电流和电网存在相位差,会对电网产生冲击和污染。实践经验表明基于某种正交信号发生器(QSG)的锁相环(PLL)具有更好的性能。文章采用基于二阶广义积分器(SOGI)的正交信号发生器,并加以改进,在无需使用三角函数的情况下,设计一个简单的控制环将SOGI谐振器中心频率自适应调节为输入频率,并去除PLL模块,构造了新型的锁频环(FLL)结构。仿真结果表明,该方法不仅易于设计和实现,同时其性能优异,频率和相角的检测速度较快,且不含有稳态振荡,验证了方案的可行性和优越性。     

基于光伏并网低电压穿越的改进锁相环设计

基于光伏并网逆变系统对低电压穿越(LVRT)技术的严格要求,针对当电网发生不对称电压跌落时锁相环(PLL)可能出现锁相失败的情况,利用一种充当PLL前置滤波的二阶广义积分(SOGI)相序分离法对PLL进行改进,使改进后的PLL能够应对多种形式的电网电压跌落故障。最后,在Matlab中创建了仿真模型,从得到的理想波形可以证实此改进方法的可行性。     

基于希尔伯特变换的暂态信号正弦表示分析方法

为了分析电力系统暂态信号特性和计算暂态信号导数,依据采样信号拟合暂态信号函数表达式是一种可行方法,但现有的暂态信号拟合方法还存在拟合函数确定性和可导性方面的不足.针对这一问题,提出了一种基于希尔伯特变换的电力系统暂态信号正弦表示分析方法,采用暂态信号的正弦表示构成拟合基函数,利用希尔伯特变换以满足拟合函数的确定性.与现...     

Digital Application of Second Order Generalized Integrator Based Grid Estimator Under Unbalanced and Distorted Voltage Conditions

Abstract

Frequency, amplitude, and phase information of the grid voltage are the main constraints for constructing a robust controller algorithm for grid connected applications under unbalanced and distorted voltage conditions. This paper narrates a simple, robust, straight forward method to estimate the instantaneous positive and negative sequence voltage components under unbalanced and distorted voltage circumstances. A second order generalized integrator (SOGI) is encapsulated to filter out the distorted voltage as well as to generate orthogonal voltage components for the three phases of AC grid. Furthermore, these filtered and orthogonal components are accounted for the calculation of instantaneous symmetrical components. Developed technique is more frequency adaptive compared to conventional phase locked loop (PLL) techniques. A set of test outcome results are provided in this paper based on MATLAB/Simulink simulations with real grid data captured from an industrial plant. Moreover, SOGI based estimator is digitally implemented by using dSPACE ds1103 digital controller to validate the numerical simulation results in accordance with the developed theoretical prediction.     

电网畸变下基于改进DSSOGI-FLL同步信号提取方法

为了满足在不对称、直流分量及谐波畸变等情况下同步信号的提取需求,三相电压需要准确地提取出电压信号的正负序分量、幅值和基波频率。基于DSOGI-FLL的方法可实现电压在不对称和畸变下同步信号的提取。但当电压跌落深大大、直流分量和多次谐波影响下,DSOGI-FLL方法无法实现同步信号的准确提取,使其追踪的波形波动比较大,并降低了追踪速度。文章对SOGI结构进行改进,使其在SOGI的基础上增加求差节点和自适应滤波器,提出了基于改进DSSOGI-FLL的同步信号提取方法,该方法在电压跌落深度大、直流分量和多次谐波影响下能够准确、快速提取出正负序分量、相位和频率等信息。仿真分析验证了改进方法的准确性和有效性。     

弱电网下基于锁相控制并网变换器小扰动同步稳定分析

该文对弱电网下基于锁相控制并网变换器的小扰动同步稳定问题进行研究。首先,以机理化揭示并网变换器同步特性为目标,通过将其和传统同步机的同步动态进行类比等效,建立适用于并网变换器同步稳定分析的类Heffron-Phillips动力学模型。进而借鉴传统电力系统低频振荡分析思路,采用复转矩系统法分析思想,将锁相环主导的同步振荡模式阻尼分为两部分:锁相环自身固有阻尼分量和弱电网下复杂控制耦合引入的附加阻尼分量,进而从阻尼特性的角度揭示弱电网下并网变换器同步稳定机理,并从影响固有或附加阻尼分量的角度,研究电网阻抗、控制器参数等因素对小扰动同步稳定性的影响。该文研究结果清晰揭示了弱电网下并网变换器同步失稳机理,并为后续同步稳定控制指明了思路。     

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.