三相軟件鎖相環(huán)在SAPF中的應用研究.pdf

1、電力電子設備和非線性負載的廣泛應用使得電網(wǎng)諧波污染問題日趨嚴重，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，諧波電流檢測模塊對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模塊能夠在各種電網(wǎng)電壓條件下及時準確地提取到諧波電流信息，ip-iq諧波電流提取算法的檢測結果受電網(wǎng)電壓影響較小，實際應用較多，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)來檢測電網(wǎng)電壓的實時相位角，而實際電網(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確檢測電網(wǎng)電壓基波正序分量的實時相位角，從而保證有源電力濾波器的諧波電流檢測精度。
　　本文首先介紹了鎖相環(huán)的基本結構及工作原理，分析了理想電網(wǎng)電壓條件下基于同步旋轉坐標系的三相軟件鎖相環(huán)的基本工作原理，在此基礎上得到其等效數(shù)學模型，基于等效數(shù)學模型對其性能進行了分析;其次研究了三相不平衡電壓在正負雙同步旋轉坐標系下的

3、表示形式，分析了三相不平衡電壓在雙同步旋轉坐標系中的解耦方法，通過解耦網(wǎng)絡獲得三相不平衡電壓的基波正序分量在正同步旋轉坐標系中的q軸分量，進一步分析了基于雙同步旋轉坐標系解耦的三相軟件鎖相環(huán)的基本結構框圖及其等效結構圖，實現(xiàn)了不平衡電網(wǎng)電壓相位的準確檢測;接著對三相不平衡且畸變電壓進行了分析，將重復控制器引入基于同步旋轉坐標系的三相軟件鎖相環(huán)，形成基于重復控制的三相軟件鎖相環(huán)，給出其基本結構并對重復控制器進行了分析設計，利用MATLAB

4、/Simulink搭建鎖相環(huán)仿真模型，對其在多種輸入電壓條件下的穩(wěn)態(tài)性能和動態(tài)性能進行了仿真分析。
　　為了對比分析各鎖相環(huán)的實際性能，本文設計并搭建了并聯(lián)型有源電力濾波器(SAPF)實驗平臺，包括啟停控制單元、功率變換模塊及主控單元等的設計實現(xiàn)，完成DSP、雙口RAM和AD7606等芯片之間的數(shù)據(jù)傳輸設計，以及主、從DSP負責功能的軟件程序實現(xiàn)。利用SAPF實驗平臺完成了不同輸入電壓條件下各三相軟件鎖相環(huán)的鎖相性能測試實驗，并對