杨帅锅
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一种应用于三相电网的双SOGI锁相环实现方法和仿真

前言:最常用的旋转坐标系锁相环其实现可见图一,在电网平衡情况下,可以很好的工作,其动态响应都非常棒。但是当电网输入不平衡时,因为的负序的原因,会在dq上产生二次谐波,因此影响了单同步旋转坐标系的锁相环工作。

(图一  SRF PLL 实现原理)

为了提升锁相环在不平衡电网情况下稳定性,所以很多学者提出了很多办法,很多都是在这个二次谐波上想办法,如使用低通滤波器把这个纹波抑制,这样牺牲了点带宽,也是一种好办法。

比如使用notching 滤波器来把这个二次谐波滤掉,也是一种办法。还有一种双旋转坐标系的办法,通过三角函数硬杠出了正负序,为其正负序解耦实现锁相。

(图二 DSRF PLL 实现原理)

BEAT大佬推荐的这篇论文《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 》中详细介绍了各种锁相环的实现方法,可见图三所示。它们分别是:使用滑动平均滤波器的低通滤波器的实现,notch filter的滤波器的实现,双同步坐标系锁相环(DDSRF)的实现,基于复数系数滤波器的实现,基于延迟信号的消除方法的实现,基于广义二阶积分器的实现,和其它方法的实现PLL。

(图三 各种锁相环的实现方法)

论文中提供了多种实现的方法,但是最重要的是他们做了一个多种锁相环的性能对比测试,可见图四所示。从性能和实现复杂程度来看,双广义二阶积分器的锁相环实现比较有优势。

(图四 各种锁相环的性能对比)

 DSOGI-PLL的实现,可见图五。

(图五  DSOGI-PLL的实现)

其波形输出为可见下图,经过两个SOGI处理后,可将不平衡电网输入的alpha和Beta转为幅度相同的值供旋转坐标系变换得到稳定的dq值,从而实现锁相环的稳定工作。

我在PLECS环境里面建立模型:

测试:

不平衡输入运行:

各相注入不同幅度三次谐波测试,效果还可以接受,dq上有十来伏纹波。

缺一相测试:

正常:

小结:参考论文中的方法,建立了DSOGI-PLL的仿真模型,并对几种典型情况作了测试,发现DSOGI锁相环的效果还不错,实现简单,计算量小,具有一定的优势。

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