光伏并网逆变器中的单相数字锁相环研究

在光伏并网系统中,准确并快速地检测到电网电压的频率、相位和幅值是必不可少的环节.传统数字锁相环检测电网电压的过零点从而实现锁相,但该方法抗干扰能力差.基于二阶通用积分器的单相锁相环较传统的数字锁相环具有不受电网频率变化影响、抗干扰能力强的优点,但该算法在离散化实现时会引入二次谐波而导致锁相准确度降低.这里在基于二阶通用...     

光伏发电系统建模及关键技术分析

本文运用Matlab建立了单相光伏发电并网不可调度系统的软件模型,包括光伏电池部分、直流升压器、PWM逆变器,并分析和建立了最大功率点跟踪（MPPT）模块和锁相环（PLL）模块。最大功率点跟踪方案采用了变步长的扰动观察法,有效缓解了固定步长的扰动观察法中快速和损耗之间的矛盾。锁相环模块采用软件锁相,采集电网电压和电流的相位信号并通过指令电流的控制实现锁相。最后对系统在独立供电和并网供电两种不同工作方式下进行了建模仿真和对比分析。     

基于DSP的光伏并网发电系统软件锁相技术

利用TMS320F2812事件管理模块EVA的2路CAP单元分别捕获经过信号调理的电网电压和并网电流对应的方波信号,根据所捕获的信号计算出电网电压与并网电流的频率和相位差,根据计算结果调节算法中的步进值和相位指针从而实现光伏逆变系统锁相控制。该算法以16位无符号整型变量为相位指针,利用该指针在调制频率下步进而周期性溢出的特点来产生同频正弦周期调制信号从而控制逆变输出。该方法提高了相位跟踪的精确性和快速性,实现了并网电流与电网电压同频同相,保证了光伏并网发电系统回馈电网的功率因数近似为1。样机测试结果表明该技术锁相精度高,锁相稳定,快速性好,易于实现。     

一种用于光伏并网逆变器的高性能锁相环设计

针对光伏并网系统中的传统锁相环在电网电压不平衡、频率扰动以及相位突变情况下存在的锁相性能下降的问题,提出了一种能快速、准确地提取电网电压相位的锁相环设计方案。该方案采用双二阶广义积分器环节,在准确获取电网电压正序分量的同时有效滤除负序分量,达到提高响应速度、降低稳态误差的目的。基于理论分析,搭建仿真模型对所提出的算法进行仿真研究并在100k W光伏并网逆变器上进行实验验证。仿真和实验结果表明,该锁相环能够在电网电压跌落、频率扰动以及相位突变等情况下快速准确地提供基波正序电压相位,有效提高了光伏并网系统的控制性能。     

基于模糊自适应的新型单相锁相环研究

为提高逆变器对电网电压频率及相位的精准跟踪和锁定,解决常规单相并网逆变器内部锁相环因自身锁相自由度不足引起锁相误差的问题,深入分析研究了同步旋转坐标变换锁相环原理,提出了一种考虑频率自适应的基于改进型Park变换的单相并网逆变器锁相环。通过仿真实验验证可知,应用此方法的单相并网逆变器在电网电压跌落、谐波注入等非理想电网电压情况下,仍具有稳态误差小、准确度高地跟踪、锁定电网电压频率及相位的优势。     

谐波畸变电网下的单相同步旋转坐标系锁相环

锁相环技术是并网变流器的核心技术之一。针对传统单相同步旋转坐标系锁相环在畸变电网下锁相精度差的问题,提出一种基于离散傅里叶变换(DFT)的高精度锁相环技术。基于DFT的锁相技术的核心问题是如何准确获取电网频率,将DFT和单相同步旋转坐标系锁相环相结合,利用DFT的优异选择性滤波性能和相角变换性质,从畸变电网信号中准确提取基波和生成虚拟正交信号,在同步旋转坐标系提取电网频率,实现DFT的频率自适应,最终无静差、高精度跟踪电网相位。仿真和实验结果表明,所提出的锁相环对电网电压的畸变谐波、直流偏置误差和电网频率脉动等有很好的适应性,在各种电网条件下,均能准确地跟踪电网电压相位,验证了该锁相方法的有效性和优越性。     

两级式光伏并网逆变器的无差拍控制算法研究

同步锁相是光伏并网逆变器一项关键的技术,直接影响到整个并网系统的性能,而传统的并网锁相技术存在锁相速度或者稳定性上的不足.在无差拍控制算法的基础上,给出一种无差拍电流控制锁相策略,并将该控制策略用于两级式单相光伏并网逆变器的控制中.仿真结果表明,在光照导致光伏电池功率波动或者电网频率变化的情况下,该控制方法能最大限度地输出能量,并使逆变器的输出电流准确、快速地跟踪电网电压,功率因数接近为1.     

并网系统软件锁相环设计

并网控制系统的稳定运行需要快速准确地跟踪电网电压的相位和频率。根据软件锁相环(SPLL)原理,基于dq坐标变换建立了SPLL模型,仿真结果表明该锁相环在电网电压存在跌落、相位和频率突变情况下均能实现准确锁定。同时针对三相不平衡系统,设计了基于双同步旋转坐标系的解耦软件锁相环,详细分析了其锁相原理及数学模型,并通过仿真验证了其良好的锁相性能。     

基于光伏并网逆变系统的改进锁相环设计

针对光伏并网系统中的传统锁相环在电网电压不平衡的情况下存在的锁相精度不高的问题,提出了一种能快速、精确地提取电网电压相位的一种双二阶广义积分锁相环(DSOGI-SPLL)。系统通过采用双二阶广义积分和标准的三相锁相环有效地过滤电网电压负序分量,从而提取出电网电压正序分量,达到精确检测电网电压正序分量的相位的目的。最后,对电网电压两相跌落和三相不平衡跌落分别进行仿真,采用DSP样板对仿真进行验证。仿真实验结果表明,该锁相环能够向并网逆变器提供更精确的控制基准,提高了并网发电系统并网的稳定性和有效性。     

一种适用于复杂电网下的高精度锁相环

针对现有并网逆变器在电网电压谐波复杂的情况下难以精确锁定电压频率和相位的问题,结合传统锁相环结构与自适应算法的理论提出一种高精度的锁相方法。依据对传统锁相环在复杂电网下的弊端分析,确定了锁相环采用传统低通滤波器、带通滤波器时的滤波效果与延时的矛盾关系。根据最小均方算法的高自适应特性与快速跟踪特点,结合锁相环中坐标变换公式,确定算法的输入输出以及权重矩阵,构建基于派克变换的最小均方算法矩阵模型。通过将所需的电压正序分量设置为不断更新的权重矩阵来进行高精度的滤波,同时通过引入均方瞬时误差和自相关估计均值来进行变步长控制,提高滤波更新速度,以适用于复杂程度不确定的电网电压进行自适应滤波锁相。对仿真和样机实验的结果表明：采用基于派克变换的最小均方算法的改进型双二阶广义积分锁相方法,可以在不降低动态响应速度的前提下,提高锁相环的滤波效果,进而提高并网逆变器在电网畸变严重场景下锁定电压频率和相位的跟踪精度。