并網(wǎng)變換器同步技術(shù)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、電力工業(yè)作為支撐國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè),是國(guó)家的公共事業(yè),并且電能是最廣泛使用的能源,其應(yīng)用和發(fā)展也是一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,電力系統(tǒng)中各種非線(xiàn)性設(shè)備的使用為電能提供高效節(jié)能的控制途徑,同時(shí)也不可避免的造成了電網(wǎng)供電環(huán)境的污染,出現(xiàn)了電壓畸變、不平衡、閃變、波動(dòng)和頻率偏差等諸多電能質(zhì)量問(wèn)題。
　　首先,本文介紹了電能質(zhì)量相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和電能質(zhì)量補(bǔ)償技術(shù)的基本原理。有源電力濾波器、靜止同步補(bǔ)償

2、器用于補(bǔ)償諧波和無(wú)功,動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器用于抑制動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)電壓的跌落、浪涌和閃變,并網(wǎng)變換器越來(lái)越廣泛的應(yīng)用到電能質(zhì)量控制領(lǐng)域,在增強(qiáng)用電效率和改善電氣環(huán)境中發(fā)揮了重要作用。測(cè)控技術(shù)是并網(wǎng)變換器的核心,而要完成并網(wǎng)變換器的控制,就必須先同步電網(wǎng)相位,跟蹤電網(wǎng)頻率。于是引出了本文主要探討的問(wèn)題:如何在復(fù)雜的電網(wǎng)環(huán)境下快速、精準(zhǔn)和穩(wěn)定地鎖定電網(wǎng)電壓正序基波相位,英文文獻(xiàn)大部分稱(chēng)作電網(wǎng)同步技術(shù)。
　　其次,建立了模擬鎖相環(huán)環(huán)路數(shù)學(xué)模型,得到

3、了鎖相環(huán)的傳遞函數(shù),分析了鎖相環(huán)環(huán)路時(shí)域跟蹤性能和頻域跟蹤性能。本文在建立鎖相環(huán)模型之前簡(jiǎn)單的介紹了鎖相環(huán)主要組成部分,包括鑒相器、環(huán)路濾波器和壓控振蕩器。針對(duì)環(huán)路濾波器采用RC積分濾波器、無(wú)源比例積分濾波器和有源比例積分濾波器進(jìn)行了具體分析。基于數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的發(fā)展,同步旋轉(zhuǎn)技術(shù)在軟件中便于實(shí)現(xiàn),目前大部分并網(wǎng)變換器都采用基于同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的軟件鎖相環(huán)技術(shù),由于傳統(tǒng)的單同步參考坐標(biāo)鎖相環(huán)在電網(wǎng)不平衡條件下無(wú)法消除鎖相誤差,雙同步坐標(biāo)

4、系軟件鎖相環(huán)基于正、負(fù)序同步旋轉(zhuǎn)變換和解耦算法模塊,利用正、負(fù)序同步變換結(jié)果交差解耦抵消負(fù)序基波分量造成的二次波動(dòng)相角誤差,實(shí)現(xiàn)了正、負(fù)序分離。
　　最后,根據(jù)同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)變換頻率偏移特性,本文采用數(shù)學(xué)方法分析了不平衡、諧波和直流偏置產(chǎn)生的鎖相誤差,同時(shí)發(fā)現(xiàn)在電網(wǎng)電壓正序基波頻率變化時(shí),會(huì)產(chǎn)生低頻的相角波動(dòng)誤差,諧波點(diǎn)偏移,引出了鎖相環(huán)頻率適應(yīng)性問(wèn)題。針對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的電網(wǎng)同步技術(shù),本文將其歸納為軟件鎖相環(huán)前置濾波技術(shù)和環(huán)內(nèi)濾波技術(shù)

5、兩大方案。前置濾波技術(shù)先研究了開(kāi)環(huán)同步算法濾波;然后介紹了多重廣義積分器算法濾波,該算法還可以分離正、負(fù)序。環(huán)內(nèi)濾波技術(shù)采用在鎖相控制環(huán)內(nèi)加入陷波器、超前校正器和滑動(dòng)平均值濾波器濾除波動(dòng)誤差。通過(guò)仿真驗(yàn)證了兩種濾波技術(shù)方案,重點(diǎn)研究了鎖相環(huán)頻率自適應(yīng)性問(wèn)題,分析了基波頻率變化時(shí)的穩(wěn)態(tài)誤差。基于TMS320F2812芯片搭建了同步鎖相環(huán)系統(tǒng),編寫(xiě)了軟件鎖相環(huán)程序,分別對(duì)單同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)、雙同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系軟件鎖相環(huán)和單同步環(huán)內(nèi)滑動(dòng)