三相并网逆变器软件锁相环研究.pdfVIP

第28卷第4期 湖 北 工 业 大 学 学报 2013年08月 ofHubei of VoI．28NO．4 Journal UniversityTechnology Aug．2013 [文章编号]1003—4684(2013)04—0016-04 三相并网逆变器的软件锁相环研究 潘 健1，王艳姗1，陈 融2，王文光3 (1湖北工业大学电气与电子工程学院，湖北武汉430068； 2云南电投新能源开发有限公司，云南昆明650051；3湖北化肥厂，湖北宜昌443200) [摘要]针对传统的软件锁相环在电压畸变和三相电压不平衡的情况下存在的锁相精度不高和动态响应慢的问 题，利用坐标变换方法，在传统的软件锁相环基础上，添加了2m陷波器环节，成功实现了正、负序分量的分离，从理 论分析和仿真两方面证实了该方法能够精确的锁定电压相位，且具有较好的动态响应特性，并提出了基于FPGA的 实现方案． [关键词]并网逆变器；软件锁相环；2co陷波器；仿真实验 [中图分类号]TM464 [文献标识码]：A 并网逆变器作为能量传输的通道，是新能源发 电、光伏发电和分布式发电系统等的重要组成部分， 1 三相并网逆变器 其性能的好坏会对电力系统中的电能质量产生很大 的影响．当电网出现频率波动等问题时，要使并网过 三相并网逆变器系统要求输出的正弦电流、电 程中并网电流严格跟踪电网电压的频率和相位，必 压与电网电压同步，且不含直流分量，总谐波畸变率 须保证锁相环及时做出反应，保证相位不变，减小对 要小n]．锁相环能对电压相位进行跟踪与锁定，对三 电网产生的冲击．锁相技术是实现高质量并网发电 相并网逆变器的锁相环研究显得尤为重要． 的关键技术，因此对锁相环的研究非常重要． 三相并网逆变器采用的三相桥式逆变电路的拓 传统锁相环的硬件过零检测法的动态性能较 扑结构见图1，其中T，、T。、T。、T。、T。、T。分别代 差，且当电网电压出现畸变或三相不平衡时，可能导 表主电路部分的6个开关管，利用LC滤波器进行滤 致同步信号的零点与基波零点不一致，或出现多个 波，滤波器输出并网电流为『。、I曲、f… 信号过零点的情况，从而导致锁相失败[1]．文献[2] 在传统软件锁相环的基础上，添加了一个低通滤波 器(LPF)，使得在电压畸变的情况下，锁相环仍然具 有高精度，但没有考虑三相电压不平衡的情况．文献 [3]利用T／4(T为三相电压周期)延时算法实现了 正、负序分量的分离，解决了三相电压不平衡条件下 锁相精度不高的问题，但计算相对比较复杂． 图1三相并网逆变器拓扑结构 本文综合考虑三相电压畸变和三相电压不平衡 两种情况，对传统软件锁相方法进行了改进．在传统 2 三相软件锁相环的基本原理 软件锁相环基础上添加了2叫陷波器环节，其主要 作用是滤掉与基波非常接近的2倍频负序分量．通 2．1 锁相环的基本原理 过理论分析说明此种方法的优点，并模拟三相电压 锁相环其实质是对系统的相位误差进行控制， 不平衡和电压畸变的情况，运用Matlab进行仿真． 从而准确锁定系统的相位，基本的锁相环主要由鉴 同时设计了一种基于FPGA的软件锁相环实现方 相器、环路滤波器、压控振荡器和分频器四部分组 案，以便通过实验平台进行验证．