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        一種應用于三相電網的雙SOGI鎖相環實現方法和仿真

        前言:最常用的旋轉坐標系鎖相環其實現可見圖一,在電網平衡情況下,可以很好的工作,其動態響應都非常棒。但是當電網輸入不平衡時,因為的負序的原因,會在dq上產生二次諧波,因此影響了單同步旋轉坐標系的鎖相環工作。

        (圖一  SRF PLL 實現原理)

        為了提升鎖相環在不平衡電網情況下穩定性,所以很多學者提出了很多辦法,很多都是在這個二次諧波上想辦法,如使用低通濾波器把這個紋波抑制,這樣犧牲了點帶寬,也是一種好辦法。

        比如使用notching 濾波器來把這個二次諧波濾掉,也是一種辦法。還有一種雙旋轉坐標系的辦法,通過三角函數硬杠出了正負序,為其正負序解耦實現鎖相。

        (圖二 DSRF PLL 實現原理)

        BEAT大佬推薦的這篇論文《Three-Phase PLLs: A Review of Recent Advances Saeed Golestan, Senior Member, IEEE, Josep M. Guerrero, Fellow, IEEE, and Juan. C. Vasquez, Senior Member, IEEE 》中詳細介紹了各種鎖相環的實現方法,可見圖三所示。它們分別是:使用滑動平均濾波器的低通濾波器的實現,notch filter的濾波器的實現,雙同步坐標系鎖相環(DDSRF)的實現,基于復數系數濾波器的實現,基于延遲信號的消除方法的實現,基于廣義二階積分器的實現,和其它方法的實現PLL。

        (圖三 各種鎖相環的實現方法)

        論文中提供了多種實現的方法,但是最重要的是他們做了一個多種鎖相環的性能對比測試,可見圖四所示。從性能和實現復雜程度來看,雙廣義二階積分器的鎖相環實現比較有優勢。

        (圖四 各種鎖相環的性能對比)

         DSOGI-PLL的實現,可見圖五。

        (圖五  DSOGI-PLL的實現)

        其波形輸出為可見下圖,經過兩個SOGI處理后,可將不平衡電網輸入的alpha和Beta轉為幅度相同的值供旋轉坐標系變換得到穩定的dq值,從而實現鎖相環的穩定工作。

        我在PLECS環境里面建立模型:

        測試:

        不平衡輸入運行:

        各相注入不同幅度三次諧波測試,效果還可以接受,dq上有十來伏紋波。

        缺一相測試:

        正常:

        小結:參考論文中的方法,建立了DSOGI-PLL的仿真模型,并對幾種典型情況作了測試,發現DSOGI鎖相環的效果還不錯,實現簡單,計算量小,具有一定的優勢。

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