微電網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)的設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)

正序分量提取需要兩路正交信號(hào)，目前，常采用二階廣義積分(SecondOrderGeneralizedIntegrator，SOGI)算法來構(gòu)造2路正交信號(hào)。并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，圖中控制開關(guān)DF為0，分別對(duì)Clark變換的兩路輸出信號(hào)進(jìn)行二階廣義積分，從而分別得到其對(duì)應(yīng)的正交信號(hào)，再經(jīng)過后面的PSC代數(shù)運(yùn)算便可提取出電網(wǎng)電壓的正序分量;孤島運(yùn)行時(shí)DF為1，幅值控制器輸出Camp為系統(tǒng)自振蕩提供初始條件，使得孤島模式下鎖相環(huán)仍然能夠工作。此外，并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，當(dāng)電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入信號(hào)相位實(shí)時(shí)跟蹤，需要對(duì)諧振頻率0ω進(jìn)行自適應(yīng)控制，實(shí)時(shí)更新0ω值，該功能由鎖頻環(huán)來實(shí)現(xiàn)。

3.2鎖頻環(huán)(FLL)

圖4給出了鎖頻環(huán)的結(jié)構(gòu)框圖。

3.3幅值控制器

系統(tǒng)在孤島模式下運(yùn)行時(shí)，要想鎖相環(huán)能夠自振蕩，必須給其一個(gè)初始的振蕩條件，且為了使提取的正序信號(hào)幅值與逆變器輸出電壓幅值一致，必須要跟蹤孤島模式下逆變器輸出電壓基準(zhǔn)值，為此本文給出的鎖相環(huán)系統(tǒng)中增加一個(gè)幅值控制器，如圖5所示。

并網(wǎng)模式下，幅值控制器不起作用;在孤島模式下，基準(zhǔn)電壓與正序信號(hào)幅值的差值經(jīng)過比例控制器回饋給二階廣義積分器，從而構(gòu)成負(fù)反饋，使得正交信號(hào)跟蹤逆變器輸出電壓幅值。

4.實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

為了驗(yàn)證本文給出的微網(wǎng)用鎖相環(huán)的可行性與性能，基于F28335搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)參數(shù)：開關(guān)器件選用SPMIGBT模塊，輸入電壓280VDC，輸出電壓110VAC，開關(guān)頻率18kHz，濾波電感和電容分別為3mH和10μF。圖6所示為公共連接點(diǎn)(PCC)處三相電壓及鎖相角波形。

當(dāng)DF為0時(shí)，提取電網(wǎng)電壓正序分量;當(dāng)DF為1，由幅值控制器跟蹤逆變器輸出電壓基準(zhǔn)，獲得逆變器輸出電壓正序分量。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可得，切換過程中正序分量能平滑過渡。

圖8給出了并網(wǎng)和孤島模式下，鎖相角輸出波形。

從實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，在動(dòng)態(tài)切換過程中，鎖相角基本無波動(dòng)，所以可以實(shí)現(xiàn)微網(wǎng)由并網(wǎng)到孤島模式的平滑無縫切換。

5、結(jié)論

針對(duì)傳統(tǒng)鎖相環(huán)用于微網(wǎng)系統(tǒng)中存在諸多不足，本文給出一種適用于微網(wǎng)系統(tǒng)的鎖相環(huán)方法，對(duì)其性能和各模塊進(jìn)行分析，并給出相應(yīng)的數(shù)字實(shí)現(xiàn)方法;最終，基于F28335搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并得出如下結(jié)論：

(1)系統(tǒng)鎖頻環(huán)能夠?qū)崟r(shí)跟蹤電網(wǎng)角頻率的變化;

(2)幅值控制器能夠使得正序分量在孤島模式下

跟蹤逆變器輸出電壓基準(zhǔn);