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基于改进型SOGI的锁相环设计

OUYANGSen;MAWenjie

【摘要】针对传统锁相方法的锁相精度在电网电压含有负序分量、谐波分量、直

流分量等情况下有所降低的问题,提出一种基于改进型二阶广义积分器(SOGI)的三

相锁相环设计方案.首先简要介绍了SOGI可进行信号正交处理的原理;然后通过频

域分析法,直观地指出传统SOGI抗直流偏移干扰能力弱的原因,并量化分析了直流

分量对基于传统SOGI的不平衡锁相环的影响;为增强SOGI对电压检测信号中直

流分量的抗干扰能力,通过新增一条低通滤波通道对其进行结构上的改进,提出一种

基于改进型SOGI的不平衡锁相环设计方案.仿真与实验结果表明文中理论研究是

正确的.

【期刊名称】《华南理工大学学报（自然科学版）》

【年(卷),期】2018(046)010

【总页数】8页(P1-8)

【关键词】二阶广义积分器;锁相环;并网逆变器

【作者】OUYANGSen;MAWenjie

【作者单位】;

【正文语种】中文

【中图分类】TM464

随着分布式电源并网发电技术的快速发展，诸如风力发电、光伏发电等在电力系统

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中的渗透率日渐升高[1-2].电网基波电压相位和幅值信息的准确获取是分布式电源

实现并网有功和无功功率控制的重要保证.由于实际中电网电压常因三相负荷不平

衡、大量的非线性负荷接入和电网不对称故障而呈现三相不对称、谐波含量较高的

现象，因此，对并网锁相技术提出了更高的要求[2].

单同步坐标系软件锁相环(SRF-SPLL)具有结构简单、易实现的优点，获得了广泛

应用.在电网不平衡情况下，受电压负序分量影响，其锁相的相位与频率误差增大，

严重时甚至不能满足并网逆变器的控制需求[3-4].文献[5]提出在SRF-SPLL之前加

装低通滤波器以抑制负序分量的干扰，该方案虽可改善锁相环性能，但由于所用低

通滤波器的截止频率较低，存在相角偏移、系统动态响应变慢等问题.文献[6]在

SRF-SPLL结构中加入滤除二次谐波的陷波滤波器，通过频域内优化的设计方法设

计了系统参数，达到响应速度和稳态误差的合理折中.为解决电网不平衡所带来的

问题，文献[7]中提出基于双同步坐标系解耦的软件锁相环，利用正、负序两个同

步坐标系通过交叉解耦来分离正、负序电压分量，具有较高的稳态精度，但是其依

赖于相位反馈，因此当电网相位突变时，其过渡过程中存在超调较大、恢复时间较

长等问题.为消除电网电压谐波对锁相环的影响，文献[8-9]中采用双滑动平均滤波

器来设计锁相环，锁相效果良好.文献[10]采用自适应观测器(FRF)来进行电网相位

锁定，但是该算法程序计算量较大，比较复杂.为更好地提取出电压正序分量，文

献[11-14]提出采用二阶广义积分器作为正交信号发生器，来提取基波正序电压，

之后再利用SRF-SPLL实现相角锁定.该方法不仅能实现不平衡电网下的准确锁相，

且可以实现频率自适应滤波.

在实际应用中，通常由于测量、数据转换和电网电压参数估计误差等原因导致检测

到的电压信号中含有一定的直流分量，从而影响锁相环的锁相精度[13，15].例如，

基于定点DSP(数字信号处理器)的光伏逆变器在对模拟电压信号进行A/D转换之

前需要设置一个偏移量，使输入给A/D模块的信号是0～3V.经A/D转换之后的

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信号数据类型是无符号整型，再变换成有符号整型.在整个过程中，很难找到一种