通用并网变换器同步锁相环的研究

摘要

锁相同步技术是并网变换器的一个共性问题,也是并网变换器控制系统的一个最基本的问题。锁相同步电路的性能优劣将直接关系到并网变换器的技术性能和运行稳定性。在电压波形畸变和三相不平衡现象日益严重的情况下,并网变换器同步的任务是：能正确地检测出电网电压信号的零相位时刻并跟踪电网a相电压基波正序的频率和相位,而且能产生N倍于电网频率的等间隔离散相位信号。通常最有效的方式是采用锁相环。 本文论述了锁相环的工作原理、工作状态、基本组成和锁相环的数学相位模型。针对目前电网中存在的电压波形畸变、三相不平衡等情况,研究了基于d-q矢量变换的鉴相算法,该算法能够消除电网电压的零序分量及谐波的影响。所得直流分量反映了相位误差的大小和方向,实现了电网电压相位的实时调整,提高了锁相同步的快速性。在不影响动态跟踪性能的前提下,采用的数字信号延迟对消技术(DSC)可有效消除电网电压负序分量对相位检测精度的影响。通过建立锁相环的传递函数模型,得到了设计锁相环参数的方法。 在MATLAB仿真环境下,建立了环路的动态仿真模型。通过仿真优化了系统参数,验证了算法的正确性。开发了以DSP芯片为核心处理器的同步锁相环系统,并在其评估板上搭建了实验线路,编制了程序。实验结果表明该并网变换器同步锁相环在不受电压畸变影响的情况下能够正确跟踪电网a相电压基波正序的频率和相位。