基于光伏并网系统的单相SOGI-PLL技术研究

单相光伏并网逆变器控制策略研究
随着能源需求的快速增长和环境保护意识的提高，太阳能光伏发电作为一种清洁、可再生的能源形式，受到了广泛关注和应用。

而光伏并网逆变器作为光伏发电系统的核心设备，其控制策略的研究对于提高光伏发电系统的性能和效率具有重要意义。

在单相光伏并网逆变器的控制策略研究中，首先需要考虑的是逆变器的稳定性和可靠性。

在逆变器设计中，采用合适的控制算法，能够有效提高逆变器的稳定性，减少系统的故障率。

同时，还需要考虑逆变器的输出电压和电流的波形质量，以保证光伏发电系统的输出功率稳定和高效。

另外，单相光伏并网逆变器的控制策略研究还需要关注逆变器的响应速度和动态性能。

在光伏发电系统中，由于天气变化等原因，光伏电池的输出功率会发生变化，因此逆变器需要具备快速响应的能力，以实现对光伏电池输出功率的有效控制。

此外，单相光伏并网逆变器的控制策略还需要考虑并网电网的要求。

在并网过程中，逆变器需要满足电网的电压和频率的要求，同时还需要具备对电网电压和频率的检测和保护功能，以确保光伏发电系统与电网之间的安全运行。

最后，单相光伏并网逆变器的控制策略还需要考虑逆变器的效率和功率因数。

在光伏发电系统中，逆变器的效率和功率因数
直接影响系统的发电效率和经济性。

因此，在控制策略的设计中，需要综合考虑逆变器的效率和功率因数的优化。

综上所述，单相光伏并网逆变器的控制策略研究涉及逆变器的稳定性、波形质量、响应速度、动态性能、并网要求、效率和功率因数等多个方面。

通过合理设计和优化控制策略，能够提高光伏发电系统的性能和效率，进一步推动光伏发电技术的发展和应用。

一种单相光伏系统并网策略研究一种单相光伏系统并网策略研究收藏此信息打印该信息添加：上海大学自动化系上海市电站自动化技术重点实验室崔开涌张翼俞俊杰陈国呈来源：未知1 引言随着光伏并网发电技术的广泛应用,人们对光伏电池最大功率点跟踪(mppt)效率及并网电流质量的要求也越来越高。

因而光伏系统必须在mppt与输出电流调节都具有较快的速度。

传统光伏逆变器采用的是并网端为整流器双环控制，并在光伏直流输入端进行最大功率点跟踪的模式。

由于整流电压电流双环控制中的电压外环调节速度相对于mppt慢，成为系统快速性的瓶颈。

光伏阵列输出功率很小时，甚至导致母线波动，使得并网电流协波增大。

本文设计了一个2000w单相光伏并网系统，采用前级dc/dc对母线稳压，在扰动观测法[3]和瞬时电流控制[1]的基础上，对变流器提出了一种并网系统输出电流直接控制最大功率点跟踪方法，仅以变换器输出电流的大小作为判断依据，通过检测变换器输出电流进行最大功率点跟踪控制，简化控制算法，提高了mppt的快速性。

同时省去扰动观测法中的电压和电流传感器，降低系统成本。

2 电路结构及系统分析图1为光伏并网系统结构图，由光伏并网控制器、变流器、滤波电感及光伏阵列组成。

图1中v pv为光伏阵列输出电压，v dc为平波电容电压，i c为并网，e s为电网电压。

逆变器等效电路图中r l为滤波电感等效电阻，r p为逆变器损耗等效电阻。

图2为光伏并网系统控制策略框图。

图1 单相光伏并网等效电路图2 光伏并网控制策略图1中输出电流用数学表达式表示，进行拉普拉斯变换可得：(1)3 电流和电压控制器设计电流环采用pi调节器，同时对电网电压进行前馈补偿[4]，电流环控制框图如图3所示。

图3 电流环控制框图电流环配置为一阶系统，取pi调节器参数为：k i p = l sωnk i i = r lωn (2)式(2)中，ωn为截止频率。

根据图3可得闭环传递函数为： (3)图1中直流侧电流可分解为逆变器损耗电流i r和电容充电电流i dc，稳态时，电容电压保持不变，电容充电电流i dc=0，所以i p=i r，即逆变器提供的能量全部用于自身损耗。

单相光伏并网逆变器的研究引言：随着全球对可再生能源的需求不断增长，太阳能作为一种最为常见和可再生的能源之一，被越来越广泛地应用于电力领域。

并网逆变器作为太阳能发电系统中的重要组成部分，扮演着将太阳能电能转换成可供电网使用的关键角色。

在其中，单相光伏并网逆变器作为逆变器的一种特殊形式，具有其独特的优势和挑战。

本文旨在探讨单相光伏并网逆变器的研究进展和未来发展方向。

一、单相光伏并网逆变器的基本原理单相光伏并网逆变器是将太阳能电池板产生的直流电能转换成交流电能，并实现与电力网的无缝连接。

其基本原理如下：首先，通过光伏阵列将太阳辐射转换成直流电能；然后，将直流电能输入给逆变器；逆变器通过PWM控制或其他技术将直流电转换成交流电，最终与电力网相连接。

二、单相光伏并网逆变器的关键技术1.MPPT算法最大功率点追踪（Maximum Power Point Tracking，MPPT）是光伏并网逆变器的核心技术之一，主要用于提高系统的能量利用率。

MPPT算法能够根据光照强度和温度变化追踪光伏阵列的最大功率点，从而使得光伏阵列的输出功率最大化。

2.电网互感器设计3.低谐波控制技术光伏并网逆变器的运行可能会引起一些电网发生谐波，噪声等问题。

因此，低谐波控制技术在单相光伏并网逆变器的研究中显得尤为重要。

现有的低谐波控制技术包括多级逆变器、谐波滤波器等，旨在减小谐波和噪声对电力网的影响。

三、单相光伏并网逆变器的应用和发展趋势在未来的发展中，单相光伏并网逆变器将会朝着以下几个方面发展：1.提高逆变器的效率和电能质量，以提高发电系统的整体性能。

2.发展更智能化和自适应的MPPT算法，以提高能源利用率。

3.发展更为紧凑和轻便的设计，以适应各种场景的需求。

4.加强逆变器与电力网的通信和控制能力，以实现更高效的能量管理。

结论:单相光伏并网逆变器作为太阳能发电系统的重要组成部分，具有广阔的应用前景。

通过MPPT算法、电网互感器设计和低谐波控制技术等的不断创新，单相光伏并网逆变器在提高能源利用率、提高发电系统效率等方面取得了显著的研究进展。

单相光伏并网逆变器的研制单相光伏并网逆变器的研制近年来，随着人们对可再生能源的重视程度不断提升，太阳能光伏发电得到了广泛关注。

光伏发电系统是一种将太阳能转化为电能的系统，其中光伏逆变器作为核心设备起到了至关重要的作用。

光伏逆变器的主要功能是将直流电能转换为交流电能，以满足家庭、企业或工厂的电力供应需求。

单相光伏并网逆变器是一种将光伏发电系统连接到公共电网的设备，可实现电网电能与光伏电能的平稳转换。

它可以将太阳能光伏板发出的直流电能转化为交流电，并与公共电网实现同步运行，从而将多余的电能注入到电力网络中，减少能源浪费，降低环境污染。

因此，单相光伏并网逆变器被广泛应用于家庭光伏发电系统、商业光伏发电系统和工业光伏发电系统中。

为了研制出效率高、性能可靠的单相光伏并网逆变器，首先需要进行系统设计。

设计过程需要考虑多个方面，包括逆变器的输入电压范围、输出功率范围、输出电压波形质量以及保护功能等。

另外，还需要考虑光伏模块的最大功率点跟踪（MPPT）功能，以确保逆变器能够高效地收集太阳能。

接下来，进行逆变器的硬件设计。

逆变器的硬件设计主要涉及到电路拓扑的选择、元件选型以及PCB设计等。

对于单相光伏并网逆变器来说，广泛采用的电路拓扑有单相全桥拓扑和单相半桥拓扑。

选择合适的电路拓扑可以提高整个逆变系统的效率和稳定性。

元件选型需要根据逆变器的功率要求和工作环境来选择合适的电子元件。

PCB设计方面需要考虑逆变器的散热、线路布局以及防止电磁干扰等问题。

在实现逆变器硬件设计的基础上，接下来是进行逆变器软件的开发。

逆变器软件主要包括控制算法的编写和系统保护功能的实现。

控制算法需要实现MPPT功能，通过精确计算最大功率点，确保光伏模块输出的电能最大化。

系统保护功能需要实现过压保护、欠压保护、过温保护以及短路保护等，以确保逆变器在不正常工作情况下能够及时停机，保护光伏模块和逆变器本身。

最后，进行逆变器的实验验证和性能测试。

在实验验证阶段，需要测试逆变器的输入电压范围、输出功率范围、电流波形以及稳定性等。

基于sogi单相锁相环的列车辅助逆变器并联技术一、引言随着城市化进程的加快，城市轨道交通系统的发展越来越受到关注。

在轨道交通系统中，列车辅助逆变器并联技术是提高能源利用率和降低能耗的重要手段。

本文将介绍基于sogi单相锁相环的列车辅助逆变器并联技术。

二、列车辅助逆变器概述列车辅助逆变器是轨道交通系统中的一个重要组成部分。

它主要负责将直流电源转换为交流电源，以供给列车上各种设备的使用。

传统的列车辅助逆变器采用单个大功率逆变器来完成整个系统的工作，但是这种方案存在功率密度低、容量大、效率低等问题。

三、并联技术原理并联技术可以将多个小功率逆变器组合在一起，形成一个整体，从而提高系统的功率密度和效率。

在并联技术中，需要保证各个逆变器之间能够协同工作，实现负载均衡和故障自愈等功能。

四、sogi单相锁相环原理sogi单相锁相环是一种基于磁通观测的锁相环。

它可以实现对电网电压的高精度测量，并且具有抗干扰能力强、响应速度快等优点。

在列车辅助逆变器并联技术中，sogi单相锁相环可以用来实现各个逆变器之间的同步控制。

五、基于sogi单相锁相环的列车辅助逆变器并联技术基于sogi单相锁相环的列车辅助逆变器并联技术主要包括以下几个方面：1. sogi单相锁相环模块设计sogi单相锁相环模块需要完成对电网电压的高精度测量，并且能够实现与其他逆变器之间的同步控制。

在设计过程中，需要考虑到模块的稳定性、响应速度和抗干扰能力等因素。

2. 逆变器控制策略设计在基于sogi单相锁相环的列车辅助逆变器并联技术中，需要设计一种有效的逆变器控制策略，以实现负载均衡和故障自愈等功能。

该策略需要考虑到各个逆变器之间的通信协议、负载均衡算法和故障检测与处理等因素。

3. 系统性能测试在完成以上两个方面的设计后，需要对整个系统进行性能测试。

这包括对模块的稳定性、响应速度和抗干扰能力等进行测试，以及对逆变器控制策略的有效性和可靠性进行验证。

六、结论基于sogi单相锁相环的列车辅助逆变器并联技术可以有效提高系统的功率密度和效率，实现负载均衡和故障自愈等功能。

单相多电平光伏并网逆变器研究的开题报告一、题目单相多电平光伏并网逆变器研究二、研究背景近年来，随着太阳能光伏技术的不断发展，光伏并网逆变器已经成为了太阳能发电系统中的重要组成部分。

在传统的光伏系统中，通常采用单桥逆变器或双桥逆变器进行能量转换。

然而，这些逆变器存在着电压波动大、谐波污染等问题。

为解决这些问题，多电平逆变器得到了广泛的研究和应用。

目前，多电平逆变器主要应用于三相电网中。

然而，在一些特殊的场合中，需要使用单相多电平逆变器。

例如，一些家庭光伏系统接入电力公司的单相电网。

因此，单相多电平光伏并网逆变器的研究具有重要的理论和实际意义。

三、研究目的本研究旨在设计和开发一种单相多电平光伏并网逆变器，解决目前光伏并网逆变器存在的电压波动大、谐波污染等问题，并提高逆变器的效率和功率因数。

四、研究内容1. 系统构成和原理：研究单相多电平光伏并网逆变器的系统构成和工作原理，包括逆变器的拓扑结构、控制方法和电路部分等；2. 模型建立：建立单相多电平光伏并网逆变器的数学模型，分析电路参数和控制策略对逆变器性能的影响；3. 仿真实验：对逆变器进行仿真实验，验证模型的正确性和性能，分析性能优化的方式；4. 实验验证：设计并建立逆变器实验平台进行实验验证，对逆变器的效率、功率因数、电压波动和谐波污染等指标进行测试，并进一步验证仿真实验结果。

五、研究意义1. 提高光伏并网逆变器的效率和功率因数，减少电网污染和对电网的影响；2. 拓展单相多电平逆变器应用领域，满足不同场合的需求；3. 推动光伏伏电技术的发展和应用。

六、研究方法本研究将采用以下研究方法：1. 文献调研和综述，了解当前光伏并网逆变器的发展现状和存在的问题；2. 系统分析单相多电平光伏并网逆变器的状态和控制策略，建立数学模型和仿真实验平台；3. 对模型进行仿真分析，优化逆变器控制策略；4. 在实验室进行实验验证，对逆变器的性能进行测试和分析。

七、研究计划1. 第一年：文献调研和综述；建立数学模型，进行仿真实验；2. 第二年：优化逆变器控制策略；设计并建立实验平台；3. 第三年：在实验平台上进行实验验证，对逆变器的性能进行测试和分析；撰写论文并答辩。

单相光伏并网逆变器的研制一、本文概述随着全球对可再生能源的需求日益增长，太阳能作为一种清洁、可持续的能源形式，在全球范围内得到了广泛的关注和应用。

单相光伏并网逆变器作为太阳能光伏发电系统的核心设备之一，其性能稳定性和效率对太阳能发电系统的整体表现具有重要影响。

本文旨在探讨单相光伏并网逆变器的研制过程，包括其设计原理、关键技术、实验验证以及性能优化等方面，以期为相关领域的研究人员和技术人员提供有益的参考和借鉴。

本文将详细介绍单相光伏并网逆变器的基本原理和结构特点，包括其工作原理、电路拓扑、控制策略等。

针对单相光伏并网逆变器的关键技术，如最大功率点跟踪、并网控制、孤岛效应检测等，本文将进行深入的分析和讨论，并提出相应的解决方案。

本文将通过实验验证和性能优化，评估单相光伏并网逆变器的实际性能，包括其转换效率、动态响应、稳定性等方面，并探讨其在实际应用中的潜力和优势。

本文还将对单相光伏并网逆变器的未来发展趋势进行展望，探讨其在提高转换效率、降低成本、增强智能化等方面的可能性和挑战。

通过本文的研究，期望能为单相光伏并网逆变器的进一步发展和应用提供有益的启示和指导。

二、单相光伏并网逆变器的基本原理太阳能电池板：太阳能电池板将太阳能转换为直流电能，这是整个系统的能量来源。

直流电源：直流电源接收太阳能电池板输出的直流电能，并将其稳定在逆变器所需的输入电压范围内。

逆变器：逆变器是单相光伏并网逆变器的核心部件，它的主要功能是将直流电转换为交流电。

逆变器采用单级式逆变结构，通过控制半导体开关器件的通断，产生高频交流电。

滤波器：滤波器用于去除逆变器输出的交流电中的谐波和噪声，以确保输出电能的质量。

变压器：变压器用于将逆变器输出的交流电调整到与电网电压相匹配的水平，以便顺利并入电网。

通过以上几个部分的协同工作，单相光伏并网逆变器能够将太阳能电池板输出的直流电能转换为符合电网要求的交流电能，并顺利并入电网，实现太阳能发电的并网应用。

单相光伏并网发电系统关键技术的研究的开题报告摘要：随着全球能源危机的日益严重，可再生能源成为了解决能源短缺和环境污染的重要手段。

其中光伏发电因其能够将太阳能转化为电能而备受关注。

本文将针对单相光伏并网发电系统关键技术展开研究，探讨其电网连接、控制保护等方面的实现。

首先介绍了光伏发电系统的基本原理和结构，然后分析了单相光伏并网发电系统实现的技术难点以及存在的问题。

最后，提出了解决问题的途径和研究方法，并展望了单相光伏并网发电系统的未来发展方向。

关键词：单相光伏并网发电系统；影响因素；技术难点；研究方法1. 研究背景随着全球能源危机的日益严重，可再生能源如太阳能、风能、水能等被视为解决能源短缺和环境污染的重要手段。

其中光伏发电因其能够将太阳能转化为电能，且能实现分布式发电而得到了广泛关注。

目前，国内外已有许多光伏发电技术的研究和应用。

光伏发电系统包括太阳能电池、充电控制器、储能系统、逆变器等组件。

其中，逆变器是光伏发电系统中的重要组成部分，它能够将直流电转化为交流电，实现分布式发电并与电网连接。

然而，光伏发电的发展受到了种种限制，其中电网连接问题成为制约其发展的瓶颈。

目前，国内外对于电网连接的规范和实施方式都还存在一定的差异，因此单相光伏并网发电系统的电网连接、控制保护等方面仍存在诸多技术难点和问题。

2. 研究目的和意义本文的研究目的是针对单相光伏并网发电系统关键技术进行研究，探讨其电网连接、控制保护等方面的实现。

具体来讲，本文研究的重点包括以下几个方面：（1）分析单相光伏并网发电系统关键技术中存在的问题及其原因；（2）探讨单相光伏并网发电系统电网连接、控制保护等技术的实现方法；（3）提出解决单相光伏并网发电系统存在问题的途径和研究方法；（4）展望单相光伏并网发电系统的未来发展方向。

研究的意义在于：（1）为单相光伏并网发电系统的实施提供技术支持和参考；（2）促进光伏发电技术在能源领域的广泛应用；（3）加快可再生能源产业的发展，推进能源结构的转型升级。

《单相光伏发电并网系统的研究与设计》篇一一、引言随着社会对可再生能源的日益重视和科技的不断进步，单相光伏发电并网系统逐渐成为绿色能源领域的研究热点。

单相光伏发电并网系统不仅能够有效利用太阳能资源，减少对传统能源的依赖，还能为电网提供稳定的电力支持，具有显著的经济效益和社会效益。

本文旨在研究单相光伏发电并网系统的设计原理、关键技术及其应用，为光伏发电技术的发展和应用提供理论支持和实践指导。

二、单相光伏发电并网系统概述单相光伏发电并网系统主要由光伏电池板、直流汇流箱、逆变器、滤波器、变压器等组成。

其中，光伏电池板是太阳能转换为直流电的核心部件，直流汇流箱则用于集中和保护光伏电池板输出的电流。

逆变器将直流电转换为交流电，并通过滤波器和变压器与电网相连，实现并网发电。

三、系统工作原理与关键技术（一）工作原理单相光伏发电并网系统的工作原理主要包括光伏电池板的电能转换、直流电的汇集与处理、交流电的输出与控制等环节。

在光照条件下，光伏电池板将太阳能转换为直流电，经过直流汇流箱的集中和保护后，送入逆变器进行转换。

逆变器将直流电转换为符合电网要求的交流电，并通过滤波器和变压器与电网相连，实现并网发电。

（二）关键技术1. 最大功率点跟踪技术：通过实时监测光伏电池板的输出功率，自动调整工作点，使系统始终运行在最大功率点附近，提高发电效率。

2. 逆变器控制技术：通过精确控制逆变器的开关过程，使输出的交流电符合电网要求，实现高效、稳定的并网发电。

3. 滤波器设计技术：合理设计滤波器的参数和结构，减小谐波对电网的影响，保证并网电能质量。

4. 防孤岛保护技术：在电网故障或失电时，迅速检测并采取措施，防止孤岛效应的发生，保障系统安全。

四、系统设计与优化（一）系统设计单相光伏发电并网系统的设计需根据实际需求和安装环境进行。

首先需确定光伏电池板的数量和规格，根据负载需求和光照条件进行合理布局。

其次需选择合适的逆变器、滤波器和变压器等设备，确保系统能够高效、稳定地运行。

改进的SOGI-FLL在单相并网同步技术的应用段 乐(国网山西省电力公司检修分公司，山西 太原 030000)The Application of SOGI-FLL in Single Phase GridSynchronization TechnologyDUAN Le(Maintenance Company of State Grid Shanxi Electric Power Co., Ltd., Taiyuan 030000)〔摘 要〕 基于二阶广义积分器的单相锁频环克服了单相锁相环动态响应速度慢和控制器比较复杂的缺点，但是当电网电压中含有直流分量时，传统二阶广义积分器的单相锁频环不能准确获得电网电压信息。

提出了改进二阶广义积分器的单相锁频环，电压中的直流量通过二阶广义积分器环节在线估计并在频率控制环路完全消除，进而可以快速同步地跟踪电网电压的频率和幅值信息。

仿真结果表明该改进二阶广义积分器的单相锁频环控制器具有精度高和频率响应速度快的特点，符合电网信号同步跟踪要求。

〔关键词〕 二阶广义积分器锁频环；锁相环；直流分量；电网同步Abstract : The second-order-generalized-integrator frequency-locked loop (SOGI-FLL) can overcome the shortcomings such as slow dynamic response and the controller complexity of single phase locked loop (1PLL). But if there is a DC component in the grid voltage, the traditional single phase SOGI-FLL can't obtain the accurate grid voltage information. This paper puts forward an improved SOGI-FLL, with which the DC component is online estimated through second-order-generalized-integrator and totally eliminated from the frequency control loop, therefore the magnitude and frequency of the input voltage can be synchronously, quickly traced. The simulation results show that improved SOGI-FLL controller has the characteristics of high precision and fast frequency response, which meets the synchronous tracing requirement for grid signal.Key words : the second-order-generalized-integrator frequency locked loop; phase locked loop; DC component; grid synchronization中图分类号:TM727 文献标识码:A 文章编号:1008-6226 (2020) 11-0022-05中的并网逆变器应更好地设计和控制使其相比于常规能源有更高的效率和更好的稳定性。

第12期2023年6月无线互联科技Wireless Internet TechnologyNo.12June,2023作者简介:袁朋生(1971 ),男,湖南长沙人,工程师,博士;研究方向:电力系统自动化㊂光伏并网逆变器中锁相环的比较研究袁朋生(江苏广识电气有限公司,江苏徐州221000)摘要:可再生能源发电的背景下,光伏太阳能将成为世界上最大的清洁能源来源之一㊂要将光伏系统产生的电能连接到电网,要求输出电压在振幅㊁相位和频率上与电网同步㊂其中,正是锁相环负责系统的同步工作㊂文章比较了同步参考系锁相环㊁二阶广义积分器锁相环㊁增强型锁相环和正交锁相环4种锁相环结构,并对各锁相环结构的谐波抑制能力进行了评估㊂关键词:SRF -PLL ;SOGI -PLL ;EPLL ;QPLL 中图分类号:TM464㊀㊀文献标志码:A 0㊀引言㊀㊀光伏系统产生的电能可以以两种方式使用,连接电网或不连接电网㊂第一种是将光伏系统通过逆变器接入电网㊂它们可以以单㊁双或三相形式接入,如太阳能发电场㊂第二种形式用于偏远山区等,直接使用太阳能发电板产生的电能[1]㊂在第一种方式中,一种称为锁相环(Phase -Locked Loop,PLL)的控制系统被广泛用于确保光伏系统产生的输出信号与电网的同步,即振幅㊁相位和频率相同㊂几种基于锁相环的拓扑实现了这一功能,例如同步参考系锁相环(Synchronous Reference Frame PLL,SRF -PLL)㊁二阶广义积分器锁相环(Second -Order Generalized Integrator PLL,SOGI -PLL)㊁增强锁相环(EnhancedPLL,EPLL)和正交锁相环(Quadrature PLL,QPLL)㊂1㊀锁相环的结构和原理对比㊀㊀三相锁相环结构一般有3个主要模块,一个鉴相器(PD),一个环路滤波器(LF)或称为控制器以及一个压控振荡器(VCO),如图1所示㊂图1㊀三相锁相环基本结构首先在PD 阶段,输入信号与VCO 输出信号进行比较,产生误差信号㊂其次,低通滤波器去除信号㊁噪声和干扰㊂最后,利用输入参考信号的特性,由压控振荡器生成正弦信号㊂锁相环拓扑结构之间的区别主要在于PD 块结构㊂本文研究了SRF -PLL,SOGI -PLL,EPLL 和QPLL 4种结构㊂1.1㊀SRF -PLL ㊀㊀SRF -PLL 结构也被称为直接四方锁相环(DQPLL),如图2所示,由于其结构简单具有较强的鲁棒性,是信号同步最常用的拓扑结构之一[2]㊂其原理是利用Park 变换将输入的三相信号转换为dq 轴上的两个分量v d 和v q ㊂由压控振荡器产生的信号反馈调节变换的角度位置㊂v q 分量输入的低通滤波器的是一个比例积分(PI)控制器,确保相位跳变和频率变化的相位误差为零㊂当输入电压经过滤波和平衡后,SRF -PLL 可以实现高带宽和快速动态响应㊂当输入不平衡或失真时,有必要减小带宽以提高抑制干扰的能力㊂图2㊀SRF -PLL 拓扑结构1.2㊀SOGI -PLL㊀㊀SOGI -PLL 也是一种广泛用于与电网连接的系统同步的拓扑结构,如图3所示㊂将输入信号转换为v '和qv '的两个信号,其中第一个分量v '与输入信号v 同相位,第二个分量滞后于图3㊀SOGI -PLL 拓扑结构v '90ʎ,传递函数可以写成:H d (s )=vᶄv =Kωs 2+Kωs +ω2H q (s )=qvᶄv =Kωs s 2+Kωs +ω2(1)其中,K 为调节系统过滤容量的参数㊂K 值越小,过滤器的带宽越窄,然而,它使动态响应变慢[3]㊂在三相系统中,2个SOGI 块可以组成1个对偶结构,双SOGI (DSOGI)结构提供了三相信号的正序列㊂Park 变换将输入的三相信号转换为两个dq 轴分量㊂每个分量进入一个SOGI 块,它将输入信号转换为相差90ʎ的其他两个分量,如将v α转化为v 'α和qv 'α,将v β转化为v 'β和qv 'β㊂为了使输出信号具有正序列,需要执行式(2)中描述的操作㊂v +αβ=121-q q1éëêêùûúúv αv βéëêêùûúú(2)然后,利用Clarke 变换将新的α和β分量转换为dq 分量㊂下面的结构LF 和VCO 与其他锁相环拓扑相同㊂1.3㊀EPLL ㊀㊀EPLL 是一种改进PD 级性能的拓扑结构,如图4所示㊂与传统模型不同的是,除了估计相位和频率外,EPLL 已经在其控制回路中提供了信号幅度信息㊂该结构提供输入信号的幅度和输入信号的滤波版本,并消除波纹[4]㊂图4㊀EPLL 拓扑结构EPLL 的工作原理是鉴相环节相当于输入滤波器㊂式(3)中给出的一组方程,给出了频率ω(t )㊁相位角θ(t )㊁振幅A (t )㊁基本分量y (t )和误差信号e(t )㊂θ㊃(t )=ω(t )=ωref +Δω(t )A ㊃(t )=K ㊃e (t )㊃sin(θ(t ))y (t )=A (t )㊃sin(θ(t ))e (t )=v in (t )-y (t )(3)其中,K 为幅值收敛速度㊂对于三相系统,每个相都使用一个单相EPLL㊂1.4㊀QPLL㊀㊀QPLL 是一种估计输入信号相位和频率的方法,也估计相位幅值和正交幅值㊂由于相位检测过程避免了对误差信号的非线性依赖,QPLL 提供了优于常规锁相环的性能㊂QPLL 具有高鲁棒性的结构,并且其性能不受噪声和失真的影响,如图5所示㊂图5㊀QPLL 拓扑结构QPLL 能够跟随宽和突然的频率变化与高速可控㊂公式(4)中给出了正交振幅K s (t )和K c (t ),频率变化量Δω(t ),相位角θ(t ),基本分量y (t ),误差信号e (t )㊂K ㊃s (t )=2μs ㊃e (t )㊃sin(θ(t ))K ㊃c (t )=2μc ㊃e (t )㊃cos(θ(t ))θ㊃(t )=ω(t )=ωref +Δω(t )y (t )=k s ㊃sin(θ(t ))+k c ㊃cos(θ(t ))e (t )=v in (t )-y (t )(4)PD 级考虑输出幅值为同相幅值和正交幅值之和y (t ),误差信号为输入信号与输出信号幅值之差e (t )㊂误差信号用于估计相位和正交振幅,也用于估计信号相位㊂此外,利用相位角的导数来估计频率㊂QPLL 由以下内部参数控制:μs ,μc 控制同相和正交振幅收敛㊂对于三相系统,每个相使用一个单相QPLL㊂2㊀不同锁相环对谐波抑制能力的研究㊀㊀本文采用Ziegler -Nichols (ZN)㊁Chien -Hrones -Reswick (CHR)和时间加权绝对误差积分(ITAE)3种常用方法对4种三相锁相环拓扑结构进行了比较分析㊂仿真采用MATLAB 计算环境,固定步长为1e-4,谐波滤波测试输入电压有3,5,7阶谐波,幅值均为0.09V,总失真谐波(THD)为12.72%㊂各拓扑输出处的谐波失真率如表1所示㊂SRF-PLL和SOGI-PLL对这3种调优方法给出了相同的结果㊂CHR方法在EPLL和QPLL拓扑中表现出较好的性能㊂笔者观察到EPLL和QPLL拓扑具有较高的滤波能力㊂双SOGI-PLL在拓扑结构中有外部滤波,并在谐波水平上有相当大的降低,大约减半㊂然而,SRF-PLL的性能最差,因为所选择的经典拓扑结构不具有滤波能力,因此需要包括一个外部滤波器来清洗输出信号㊂值得注意的是,谐波出现在abc/dq0变换的零分量中㊂表1㊀滤波能力锁相环方法THD输入/%THD输出/%SRF-PLL ZNCHRITAE12.7212.7212.7212.7212.7212.72SOGI-PLL ZNCHRITAE12.7212.7212.726.366.366.36EPLL ZNCHRITAE12.7212.7212.720.680.421.12QPLL ZNCHRITAE12.7212.7212.723.741.923.383　结语㊀㊀本文先对4种锁相环的原理结构进行了对比分析,总结了4种锁相环的特点,然后使用3种著名的调优控制方法对4种锁相环的滤波能力进行了比较,以验证哪一种控制方法和锁相环结构具有更好的性能㊂SRF-PLL结构简单,鲁棒性强,能够实现高带宽和快速动态响应,然而这种拓扑结构不能滤除谐波㊂SOGI-PLL能够在电网不平衡时分离电网电压正㊁负序分量,同时实现频率跟踪,这种拓扑结构将系统输出中的谐波电平大约降低了一半㊂QPLL具有高鲁棒性的结构,并且其性能不受噪声和失真的影响,该拓扑结构显示出很强的过滤谐波的能力,使谐波率低于5%㊂EPLL结构提能供输入信号的幅度和输入信号的滤波版本,并消除波纹,被证明是滤波谐波的最佳结构㊂参考文献[1]王松.太阳能光伏发电与并网技术的应用[J].电子技术,2022(4):204-205.[2]薛慧杰,文晓燕,王晓辉,等.基于改进SRF-PLL 的微网电压同步技术研究[J].太阳能学报,2017 (9):2412-2417.[3]荆世博,辛超山,薛静杰,等.基于二阶带通滤波器的单相锁相环技术研究[J].四川电力技术,2021 (2):54-57,69.[4]何来沛,郑寿森,祁新梅,等.增强型锁相环的启动优化和相频解耦改进算法[J].中山大学学报(自然科学版),2020(4):64-73.(编辑㊀王雪芬)Comparative study of phase locked loop in photovoltaic grid-connected invertersYuan PengshengJiangsu Guangshi Electric Co. Ltd. Xuzhou221000 ChinaAbstract In the context of renewable energy generation photovoltaic solar energy will become one of the largest sources of clean energy in the world.Connecting the electricity generated by a photovoltaic system to the grid requires that the output voltage be synchronized with the grid in amplitude phase and frequency.The Phase-Locked Loop PLL is responsible for synchronizing the system.This paper compares Synchronous Reference Frame PLL SRF-PLL with Second-Order Generalized Integrator PLL SOGI-PLL Enhanced PLL EPLL and Quadrature PLL QPLL were evaluated for their harmonic suppression capabilities.Key words SRF-PLL SOGI-PLL EPLL QPLL。