微電網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)的設(shè)計及實現(xiàn)

正序分量提取需要兩路正交信號，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。并網(wǎng)運行時，圖中控制開關(guān)DF為0，分別對Clark變換的兩路輸出信號進行二階廣義積分，從而分別得到其對應的正交信號，再經(jīng)過后面的PSC代數(shù)運算便可提取出電網(wǎng)電壓的正序分量;孤島運行時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)運行時，當電網(wǎng)頻率發(fā)生變化時，為了實現(xiàn)對輸入信號相位實時跟蹤，需要對諧振頻率0ω進行自適應控制，實時更新0ω值，該功能由鎖頻環(huán)來實現(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)在孤島模式下運行時，要想鎖相環(huán)能夠自振蕩，必須給其一個初始的振蕩條件，且為了使提取的正序信號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值，為此本文給出的鎖相環(huán)系統(tǒng)中增加一個幅值控制器，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，基準電壓與正序信號幅值的差值經(jīng)過比例控制器回饋給二階廣義積分器，從而構(gòu)成負反饋，使得正交信號跟蹤逆變器輸出電壓幅值。

4.實驗結(jié)果及分析

為了驗證本文給出的微網(wǎng)用鎖相環(huán)的可行性與性能，基于F28335搭建實驗平臺。實驗參數(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(PCC)處三相電壓及鎖相角波形。

當DF為0時，提取電網(wǎng)電壓正序分量;當DF為1，由幅值控制器跟蹤逆變器輸出電壓基準，獲得逆變器輸出電壓正序分量。從實驗結(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。

從實驗結(jié)果可以看出，在動態(tài)切換過程中，鎖相角基本無波動，所以可以實現(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，對其性能和各模塊進行分析，并給出相應的數(shù)字實現(xiàn)方法;最終，基于F28335搭建實驗平臺進行實驗驗證，并得出如下結(jié)論：

(1)系統(tǒng)鎖頻環(huán)能夠?qū)崟r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;