巴特沃斯濾波器及單相鎖相環(huán)關鍵問題研究.pdf

1、隨著人類社會經濟和科學技術的不斷發(fā)展，電網結構越來越復雜，功能越來越強。同時，工業(yè)設備特別是大功率軋鋼機、電弧爐等非線性、沖擊型設備大量普及應用。能源危機也促使人們逐漸加強對風能、太陽能等可再生清潔能源的研究力度。伴隨著可再生能源的推廣，電力電子設備得到廣泛應用，而電力電子設備是目前電網一個重要的諧波污染源；另外，風能、太陽能本身具有較強的不穩(wěn)定性，大量的風能和太陽能的并網對電網來說無疑是一個越來越嚴峻的挑戰(zhàn)。電網復雜化、大功率沖擊型和

2、非線性負荷、大量電力電子設備的應用、風力及太陽能等不穩(wěn)定能源并網，都對電網的穩(wěn)定性提出了嚴峻的挑戰(zhàn)，同時，大量電力電子設備的并網也對電網造成了相當程度的諧波污染。在這種背景下，弱電網工況下的鎖相環(huán)成為研究熱點。電網諧波，電網電壓頻率、相位、幅值的閃變都對鎖相環(huán)提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。在單相工況中，由于只有一個正弦信號，因此鎖相環(huán)需要正交信號發(fā)生器來生成正交信號才能鎖相，使得單相鎖相環(huán)相對于三相鎖相環(huán)更加復雜，處理上述問題的難度也隨之增加。目前

3、單相鎖相環(huán)正交信號發(fā)生器具有多種類型，主要有二階廣義積分器（SOGI）、卡爾曼濾波器（Kalman）、全通濾波器（APF）、延遲法等。目前主要的正交信號發(fā)生器基本上沒有濾波能力，只能簡單的生成一對正交的正弦向量，對于網側電壓中的諧波尤其是低次諧波基本沒有抑制作用。為了解決這個問題，目前主要的做法有q軸下移動平均濾波器法（MAF）、滑窗迭代傅立葉變換（DFT）法等，以濾除正交信號發(fā)生器輸出信號中的諧波，增強單相鎖相環(huán)的鎖相精度。
　

4、　本文在研究相關文獻的基礎上，針對單相鎖相環(huán)，提出了一種新的方法，通過巴特沃斯濾波器的應用解決了單相鎖相環(huán)的三個主要難點----直流、諧波抑制和頻率自適應。首先分析了二階巴特沃斯濾波器和SOGI的相似性；之后，分析了高階巴特沃斯濾波器對直流的抑制能力，簡化了直流分量的處理，不需要添加前饋、反饋、補償等措施即可處理采樣結果中的直流分量。同時，本文對巴特沃斯濾波器根據已有措施進行了改進，提高了濾波器對諧波尤其是低次諧波的抑制能力。最后，對于