电网同步技术中直流偏移抑制策略研究

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关键词:直流分量;锁相环;同步;低通滤波器 中图分类号:TM761 文献标识码:A DOI:10.19457/j.1001-2095.dqcd17735
Research on DC-offset Suppression Strategy in Grid Synchronization Technology QIU Zhili,LI Shimin,JIAO Kun,HUANG Shilei,ZANG Chunhua
ELECTRIC DRIVE 2018 Vol.48 No.6
电气传动 2018 年 第 48 卷 第 6 期
电网同步技术中直流偏移抑制策略研究
仇志丽,李世民,焦坤,黄石磊,臧春华 (国网安徽省电力有限公司检修分公司,安徽 合肥 230000)
摘要:锁相环是电力和能源行业中应用最广泛的同步技术。输入部分直流偏移的出现给锁相环带来了新 的问题,引起输出频率和相位出现基频振荡。考虑到基频振荡的低频特性,其消除与抑制存在一定困难。提 出了一种新型控制补偿策略来消除锁相环中的直流偏移,对所设计系统在频域和时域上进行建模分析,完成 系统参数进行优化设计。最后通过仿真和实验验证了所提方法的有效性。
éuα(t)ù ëêu β (t)ûú
=
êêê-UUcsoisn(ω(ωgtgt++φφ))úúú
+
ë
u β, 1(t)
û
éuα,dc ù
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(ua,
dc
-
1 2
Байду номын сангаас
ub,dc
-
1 2
uc,dc)úú
ê ê ê
33(ub,dc-uc,dc)
1 新的抑制直流偏移技术
假设锁相环三相输入电压如下式: ua(t) = U cos(ωgt + φ) + u a,dc ub(t) = U cos(ωgt + φ - 2π/3) + u b,dc (1) uc(t) = U cos(ωgt + φ + 2π/3) + u c,dc
式中:U,ωg ,φ 分别为电网电压幅值、角频率和 相角;ua,dc,ub,dc,uc,dc为三相电网中各相的直流分量。
(State Grid Anhui Maintenance Company,Hefei 230000,Anhui,China)
Abstract: Phase- locked loops(PLLs)are undoubtedly the most popular synchronization technique in the power and energy applications. A challenging problem of designing PLLs is the presence of DC offset in their input,which causes fundamental frequency oscillatory in the phase and frequency estimated by the PLL. The removal of these oscillations is a challenging task because of their low frequency.A novel method to tackle this problem was presented. Modeling and analysis in the frequency domain and time domain were carried out. The parameters of the system were optimally designed. The effectiveness of this approach is verified through simularion and experimental results .
本文提出一个新方法来消除三相锁相环算 法中的直流偏移问题。将这个方法应用在传统 的 同 步 参 考 坐 标(synchronous reference frame, SRF)锁相环[7]PLL 中,使其在保证其原有特性前 提下,从根本上消除了直流分量,在频域和时域 上进行建模分析,并对系统进行参数设计。
Key words: direct current component;phase locked loop;synchronization;low pass filter
锁相环被广泛应用在电力变换器并网系 统 中[1],是 控 制 结 构 中 的 重 要 组 件 ,对 系 统 的 电 能 质 量 、稳 定 性 和 可 靠 性 都 有 重 要 影 响[2]。 由 于 分 布 式 发 电 直 流 注 入 、电 磁 现 象 、A/D 转 换过程等原因 ,使直流分量注入系统 ,导致系 统 出 现 基 波 频 率 振 荡[3],由 于 其 呈 现 低 频 性 , 利用传统滤波器的方法消除它有一定困难。 国 标 明 确 规 定 了 电 网 中 直 流 偏 移 量 的 大 小 ,如 IEC61727 规 定 由 光 伏 逆 变 器 注 入 的 直 流 电 流 应小于其额定输出的 1%[4]。针对锁相环算法 中 直 流 偏 移 的 问 题 ,文 献 中 提 出 了 集 中 解 决 方 案 。 文 献[5]仅 针 对 三 阶 广 义 积 分 器 做 了 设 计 ,但并没有从根本上消除直流偏移 ,仅在频 域 上 进 行 建 模 和 分 析 ,实 现 起 来 并 不 容 易 。 文 献[6]应用延迟信号,改进传统锁相环,但是结 构复杂不易应用到实际。
ú ú ú
ë
u β, dc
对式(1)进行 Clarke 变换,得到 α-β 坐标系电 压,表达式如下式:
作者简介:仇志丽(1990-),女,研究生,Email:641886224@qq.com
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电气传动 2018 年 第 48 卷 第 6 期
仇志丽,等:电网同步技术中直流偏移抑制策略研究
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