三相軟件鎖相環(huán)在SAPF中的應(yīng)用研究.pdf

1、電力電子設(shè)備和非線性負(fù)載的廣泛應(yīng)用使得電網(wǎng)諧波污染問題日趨嚴(yán)重，有源電力濾波器因其優(yōu)異的性能成為諧波治理的重要裝置，諧波電流檢測(cè)模塊對(duì)有源電力濾波器的性能有著重要影響，因此必須要求諧波電流檢測(cè)模塊能夠在各種電網(wǎng)電壓條件下及時(shí)準(zhǔn)確地提取到諧波電流信息，ip-iq諧波電流提取算法的檢測(cè)結(jié)果受電網(wǎng)電壓影響較小，實(shí)際應(yīng)用較多，但ip-iq諧波電流提取算法依賴于電網(wǎng)電壓的相位角，這就需要利用鎖相環(huán)來檢測(cè)電網(wǎng)電壓的實(shí)時(shí)相位角，而實(shí)際電網(wǎng)電壓由于各種

2、因素的影響，其波形通常并非理想狀態(tài)，三相電壓存在不平衡和畸變情況，因此要求鎖相環(huán)能夠在電網(wǎng)電壓不平衡和畸變情形下準(zhǔn)確檢測(cè)電網(wǎng)電壓基波正序分量的實(shí)時(shí)相位角，從而保證有源電力濾波器的諧波電流檢測(cè)精度。
　　本文首先介紹了鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)及工作原理，分析了理想電網(wǎng)電壓條件下基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的三相軟件鎖相環(huán)的基本工作原理，在此基礎(chǔ)上得到其等效數(shù)學(xué)模型，基于等效數(shù)學(xué)模型對(duì)其性能進(jìn)行了分析;其次研究了三相不平衡電壓在正負(fù)雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的

3、表示形式，分析了三相不平衡電壓在雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的解耦方法，通過解耦網(wǎng)絡(luò)獲得三相不平衡電壓的基波正序分量在正同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系中的q軸分量，進(jìn)一步分析了基于雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系解耦的三相軟件鎖相環(huán)的基本結(jié)構(gòu)框圖及其等效結(jié)構(gòu)圖，實(shí)現(xiàn)了不平衡電網(wǎng)電壓相位的準(zhǔn)確檢測(cè);接著對(duì)三相不平衡且畸變電壓進(jìn)行了分析，將重復(fù)控制器引入基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的三相軟件鎖相環(huán)，形成基于重復(fù)控制的三相軟件鎖相環(huán)，給出其基本結(jié)構(gòu)并對(duì)重復(fù)控制器進(jìn)行了分析設(shè)計(jì)，利用MATLAB

4、/Simulink搭建鎖相環(huán)仿真模型，對(duì)其在多種輸入電壓條件下的穩(wěn)態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能進(jìn)行了仿真分析。
　　為了對(duì)比分析各鎖相環(huán)的實(shí)際性能，本文設(shè)計(jì)并搭建了并聯(lián)型有源電力濾波器(SAPF)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，包括啟停控制單元、功率變換模塊及主控單元等的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，完成DSP、雙口RAM和AD7606等芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計(jì)，以及主、從DSP負(fù)責(zé)功能的軟件程序?qū)崿F(xiàn)。利用SAPF實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成了不同輸入電壓條件下各三相軟件鎖相環(huán)的鎖相性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并對(duì)