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基于广义二阶积分的数字锁相环设计与实现王 鹏（国网江苏省电力有限公司扬州市江都区供电分公司）摘 要：电力系统１１０ｋＶ三相供电，为了保证供电网的电源品质，必须对供电网电流进行锁相控制，以保证输入电流相位与电网电压相位的同步性。
本文提出一种基于广义二阶积分器的数字锁相环，在旋转坐标系下得到电网电压的相位信息，利用现有的广义二阶积分器构造出与电网电压正交的网压，再进行坐标变换。
文中对同步坐标系下的单相锁相环的锁相原理及数学模型进行推导，经过仿真验证，本文提出基于广义二阶积分器的数字锁相环能够对电网相位进行快速、精确的锁定，具有较好的控制性能，具备进行大规模推广应用的价值。
关键词：广义二阶积分器；数字锁相环；电网相位０ 引言由于电网电压非常容易受到外部干扰及电压谐波的影响，在单相四象限整流器工作的时候，四象限输入电流和电网电压的相位一旦存在一定程度的差异，则会对电网造成冲击和污染。
锁相环控制技术是网侧变流器控制的一项关键技术，单相四象限整流器就是一种网侧变流器，锁相环控制技术通过检测电网电压信号的特性，保证四象限输入电流信号的相位始终对电网电压信号的相位进行跟踪，实现二者的同步。
对于单相四象限整流器来说，最为常规的锁相方法是电网电压的过零点检测，电网电压过零点的锁相方法虽然简单实用，但其缺点同样明显，由于是通过硬件电路对电网电压的过零点信号进行捕获，因此非常容易受到电压谐波和网压突变的影响，并且锁相环的调节速度也比较慢，每个过零点信号到来的时候才会进行相位的重新调节，一旦在过零点之间发生相位变化，控制软件无法实时检测到，会造成控制失效。
１ 广义二阶积分器原理基于Ｐａｒｋ变换的锁相环采用闭环调节，动态性能好，抗干扰能力强，响应速度快，在三相系统中有非常广泛的应用。
在三相系统中，能够在同一时刻采集三相电网电压信号，这三相电网电压信号包括相位、幅值、频率信息，通过Ｃｌａｒｋ变换和Ｐａｒｋ变换能够很容易提取到相位信息，在同步坐标系下，ｄ轴是幅值信号，ｑ轴是相位信号，再通过相应的调节、计算，就能够得到最终可用的相位信号。
基于改进型二阶广义积分器的同步信号检测任旭虎;李德文;苏建楠;孙晓【摘要】为了满足三相电压在不对称、直流分量及谐波畸变等情况下并网变换器的控制需求,需要准确地检测出电压信号的正序分量、幅值和基波频率.基于双二阶广义积分器锁频环的方法可实现电压在不对称和畸变下同步信号的提取.但当电压信号含有直流分量和多次谐波时,基本的SOGI结构滤波效果不理想,追踪的波形波动比较大,并降低了追踪速度.文中介绍一种改进的SOGI结构,该结构在SOGI的基础上增加求差节点和自适应滤波器,并保留SOGI-FLL的优势.电压的幅值和基波频率能准确快速被检测出来,很好的减小频率跳变后的波动、滤除谐波和消除直流分量.MATLAB仿真结果表明,其改进方法在电压信号不对称、直流分量及多次谐波存在条件下准确地检测出正序分量和基波频率.【期刊名称】《电测与仪表》【年(卷),期】2018(055)007【总页数】6页(P77-82)【关键词】同步信号;正序分量;基波频率;二阶广义积分器;锁频环(FLL)【作者】任旭虎;李德文;苏建楠;孙晓【作者单位】中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,山东青岛266580;中国石油大学(华东)信息与控制工程学院,山东青岛266580【正文语种】中文【中图分类】TM710 引言电压信号正负序分量提取是并网研究中应用比较广泛的技术[1]。
实现三相电压正负序分量提取比较常用的方法是锁相环(Phase Locked Loop, PLL)技术[2-3]。
三相电压在不对称、谐波存在以及频率跳变情况下，锁相环技术可以准确地检测出电压信号的正负序分量、相位等信息，实现频率的自适应性和实施的方便性的优势。
目前研究者针对电压信号正负序分量、基波频率等信息的提取提出了多种方法。
基于解耦双同步旋转坐标系锁相环[4](Decoupled Double Synchronous Reference Frame PLL, DDSRF-PLL)的方法，该方法将三相电压经过双dq坐标转换对正负序分量进行检测，通过解耦网络，可以在电压不对称时准确分离出电压信号的正负序分量，但结构比较复杂、运算量比较大、实时性差。
电网电压不平衡时基于二阶广义积分器 S OG I 的 2 倍频电网同步锁相方法闫朝阳，贺红艳，李建霞，苏 明（燕山大学电力电子 节能与传动 控制河北省重点实验室，秦皇岛 066004）摘 要 ：为 了 实 现 逆 变 器 在 电 网 电 压 不 平 衡 时 的 控 制 并 网 ，提 高 锁 相 环 节 的 速 度 和 精 度 ，本 文 基 于 二 阶 广 义 积分器 （second order generalized integrator, SO GI ），提 出 一 种 新 型 的 2 倍 频 锁 相 方 法 ，该 方 法 对 不 平 衡 电 网 电 压 产 生 的 2 倍 频 交 流 量 进 行 锁 相 ，从 而 快 速 准 确 地 实 现 与 电 网 同 步 。
介 绍 了 2 倍 频 正 负 序 交 流 量 提 取 方 法 ，2 倍 频 锁 相 工 作 原 理 及 电 网 同 步 锁 相 过 程 。
优 化 了 SOGI 正 交 发 生 器 （SOGI-quadratur e signal generator ，S O GI-Q S G ），消 除 了 输 入 电 压 直 流 偏 置 对 其 输 出 产 生 的 影 响 。
在 电 网 电 压 不 平 衡 条 件 下 对 所 提 方 法 进 行 了 仿 真 与 实 验 ，验 证 了 该 锁 相 方 法 的 有 效 性 。
与 传 统 基 波 锁 相 方 法 相 比 ，所 提 方 法 提 高 了 对 电 网 电 压 正 序 分 量 检 测 的 快 速 性 和 准 确 性 。
关 键 词 ：电 网 电 压 不 平 衡 ；2 倍 频 锁 相 ；基 波 正 负 序 分 量 检 测 ；二 阶 广 义 积 分 器 （SOGI ）Double Fundamenta l Frequency PLL with Second Order Generalized Integrato r Under Unbalanced Grid VoltagesYAN Zhao-yang, HE Hong-yan, LI Jian-xia, SU M i ng（Key Labratory of Power Electronics for Energy Conservation and Motor Drive ofHebe i Province,Yanshan University, Qinhuangdao 066004, China ）Ab s t r ac t: In order to detect the positiv e -se quence component at fundamenta l frequency of the grid voltage fast, a new pha se -l ocked l oop method was proposed, which ca ll e d double fundamenta l frequency pha se -l ocked l oop （DFF -PLL ）. The operation principle was a na l y ze d, and the process of DFF -PLL and the detection of grid voltage positive -se quence component were shown. The second order ge ner a l ized integrator quadr a tur e -signa l s ge ner a tion （SOGI -QSG ） was improved, so that the DC bias voltage could be removed and guarantee the orthogon a l ity of SOGI -QSG. The performance of DFF -PLL wa s verified by using simulation and e xperimenta l results. Compared with DSOGI -PLL, this method increases the detection speed and accuracy under unba l a nced grid voltage condition s .Key w or d s : unba l a nced gird voltage; double fundamenta l frequency pha se -l ocked l oop （DFF -PLL ）; detection positive sequence and negative sequence; second order ge ner a l ized integr a tor （SOGI ）究中所广泛应用的技术［1］。
三相电压不平衡时二阶广义积分器锁相环设计方法彭江伟;朱德文;杨红岸;叶杰【摘要】为了解决有源电力滤波器(APF)在三相电压不平衡时的控制要求,快速准确获取电网电压基波正序分量的幅值、频率和相位信息至关重要.针对此问题提出了一种具有频率自适应性并能够实现正序分量信息提取的二阶广义积分器锁相环(SOGI-PLL)的方法.通过仿真和实验结果证明了提出的方法能够在三相电压不平衡情况下能够快速准确提取电网电压正序分量的幅值、频率和相位信息,并且频率自适应性能良好.%In order to solve the active power filte(r APF)control requirements in the three-phase voltage unbalance,theamplitude,frequency and phase information about fundamental positive sequence component of grid voltage are obtained quickly and accurately is critical. For this problem,a method named second order generalized integrator phaselocked loop（SOGI- PLL）of adaptive frequency performance characteristics which could achieve a positive sequence component information extraction was proposed. The simulation and experimental results show that the proposed method can quickly and accurately extract the amplitude,frequency and phase information about positive sequencerncomponent of grid voltage in three-phase voltage unbalance,and has good performance in adaptability of frequency.【期刊名称】《电气传动》【年(卷),期】2017(047)009【总页数】5页(P35-39)【关键词】三相电压不平衡;二阶广义积分器;锁相环【作者】彭江伟;朱德文;杨红岸;叶杰【作者单位】华中科技大学自动化学院,湖北武汉430074;中核兰州铀浓缩有限公司,甘肃兰州730065;华中科技大学自动化学院,湖北武汉430074;华中科技大学自动化学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TP273Abstract:In order to solve the active power filter（APF）control requirements in the three-phase voltage unbalance，the amplitude，frequency and phase information about fundamental positive sequence component of grid voltage are obtained quickly and accurately is critical.For this problem，a method named second order generalized integrator phaselocked loop（SOGI-PLL）of adaptive frequency performance characteristics which could achieve a positive sequence component information extraction was proposed.The simulation and experimental results show that the proposed method can quickly and accurately extract the amplitude，frequency and phase information about positive sequencecomponentofgridvoltageinthree⁃phasevoltageunbalance，andhasgoodperformanceinadaptabilityoffrequency.Key words:unbalanced three⁃phase voltage；second order generalized integrator；phase locked loop有源电力滤波器是一种提高电能质量，实现无功补偿，抑制谐波污染的有效手段。
基于双2阶广义积分器锁频环的电网同步技术
汪令祥;王成悦;孟祥志;吴玉杨
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2016(050)006
【摘要】双2阶广义积分器锁频环(DSOGI-FLL)与其他常规锁相环相比,具有较好的电网适应性,在电网谐波含量较高及电网故障跌落的情况下可实现对电网电压基波频率和相角快速准确的捕获.构建了基于DSO-GI-FLL的并网变流器电网同步控制系统,仿真和实验结果表明,在电网背景谐波和故障跌落的情况下,该电网同步系统可更好地滤除电网电压低次谐波的干扰,更快、更稳定地实现相角和频率的同步,从而验证了该系统的有效性和可行性.
【总页数】3页(P34-36)
【作者】汪令祥;王成悦;孟祥志;吴玉杨
【作者单位】阳光电源股份有限公司,安徽合肥 230088;阳光电源股份有限公司,安徽合肥 230088;阳光电源股份有限公司,安徽合肥 230088;阳光电源股份有限公司,安徽合肥 230088
【正文语种】中文
【中图分类】V242.3
【相关文献】
1.基于双二阶广义积分器锁频环的基波正序分量检测方法 [J], 吴振军;杨凯;秦方圆
2.基于双二阶广义积分器锁频环的基波正序分量检测方法 [J], 吴振军;杨凯;秦方圆;
3.基于二阶广义积分器-锁频环的异步电机同步角频率估计方法 [J], 辛振;赵仁德;郭宝玲;马帅
4.基于二阶广义积分器的非理想电网同步技术 [J], 屈克庆;李文旗;赵晋斌;李芬
5.电网电压不平衡时基于二阶广义积分器SOGI的2倍频电网同步锁相方法 [J], 闫朝阳;贺红艳;李建霞;苏明
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DFT-SOGI 技术的在电压参数估计中的应用摘要：在单相电压谐波畸变及频率突变等异常情况下为了快速准确地获得电网电压的基本参数如频率，相位角和幅值，本文在传统离散傅立叶变换（Discrete Fourier Transform， DFT）的基础上通过增加基于二阶广义积分的正交信号发生器模块（Quadrature Signal Generator based on a Second Order Generalized Integrator, QSG-SOGI）来提高电压幅值和相角的测量精度。
该技术利用固定窗口的DFT模块估计随时间变化的单相电网电压基波频率以此作为QSG-SOGI谐振频率，通过SOGI模块来估计电网电压的基本参数。
仿真结果表明DFT-SOGI技术能快速准确地跟踪电网电压频率和相位且频率估计的振荡幅度较小。
关键字：谐波畸变；频率闪变；离散傅立叶变换；正交信号发生器0 前言无论是与电网连接的逆变器，不间断电源和有源滤波器还是电力系统的控制、保护和电能质量的监控等方面电网电压的基本参数如频率、幅值和相位角都是必需的信息[1-2]。
从理想的电网电压波形中获得这些参数是比较容易的，但是当电力系统发生故障或发电功率和负荷需求动态变化时会加重电网电压的谐波畸变或频率波动，从而导致频率或相位的振荡，不能准确的跟踪电网电压[3-4]。
目前跟踪和估计电压波形常用的方法有卡尔曼滤波器，增强型锁相环（Enhanced Phase Locked Loop ，EPLL），基于二阶广义积分器的锁频环（Frequency Locked Loop (FLL) based QSG-SOGI，SOGI-FLL）和基于二阶广义积分器的锁频环（Phase Locked Loop (PLL) based QSG-SOGI，SOGI-PLL）等技术。
卡尔曼滤波器可以估计随时间变化的电网电压波形，通过噪声测量求出状态变量的一个最佳估计，缺点是算法复杂运算量大且不易建立模型和测量误差的协方差矩阵。
电气传动2022年第52卷第3期摘要：针对电网存在频率突变、直流分量和多次谐波时传统i p -i q 算法谐波检测精度不高的问题，提出一种基于固定频率二阶广义积分器的改进型i p -i q 谐波检测算法。
该算法首先利用改进型固定频率二阶广义积分器滤除电网中直流成分和多次谐波，并克服传统二阶广义积分器产生的正交信号不等幅问题；然后利用一种基于改进型固定频率二阶广义积分器的锁相环提供更准确的电网频率，从而得到更准确的检测效果。
最后，仿真算例验证了所提方法的有效性。
关键词：二阶广义积分器；改进型固定频率二阶广义积分器；i p -i q 算法；谐波检测中图分类号：TM28文献标识码：ADOI ：10.19457/j.1001-2095.dqcd22067Improved i p -i q Harmonic Detection Algorithm Based on Frequency -fixed Second Order GeneralizedIntegratorZHANG Shuang 1，LIU Haitao 1，NIU Jian 1，HE Jianan 1，WANG Yunpeng 2，LI Guosheng 3（1.Power Research Institute ，State Grid Ningxia Power Co.，Ltd.，Yinchuan 750000，Ningxia ，China ；2.Shandong Roof Innovation Technology Co.，Ltd.，Jinan 250000，Shandong ，China ；3.State Key Laboratory of Power Transmission Equipment &System Security and NewTechnology （Chongqing University ），Chongqing 400044，China ）Abstract:To solve the problem that the accuracy of traditional i p -i q algorithm is not high when there arefrequency mutation ，DC component and multiple harmonics in the power grid ，an improved i p -i q algorithm based onfrequency-fixed second order generalized integrator （SOGI ）was proposed.Firstly ，the improved frequency-fixed second order generalized integrator was used to filter the DC component and multiple harmonics in the power grid ，and unequal amplitude problem of the orthogonal signal generated by the traditional second order generalized integrator was overcome.Secondly ，a phase locked loop （PLL ）based on the improved frequency-fixed second order generalized integrator was used to provide more accurate power grid frequency ，so as to obtain more accurate detection effect.Finally ，a simulation example verifies the effectiveness of the proposed method.Key words:second order generalized integrator （SOGI ）；improved frequency-fixed second order generalizedintegrator （IFFSOGI ）；i p -i q algorithm ；harmonic detection基金项目：国家自然科学基金资助项目（51877039）作者简介：张爽（1981—），男，本科，教授级高级工程师，Email ：基于固定频率二阶广义积分器的改进型i p -i q 谐波检测算法张爽1，刘海涛1，牛健1，赫嘉楠1，王云鹏2，李国胜3（1.宁夏电力有限公司电力科学研究院，宁夏银川750000；2.山东容弗新信息科技有限公司，山东济南250000；3.输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室（重庆大学），重庆400044）随着我国电力行业的快速发展，以风电和光伏为代表的大规模新能源并入电网，以及大量的非线性大容量电力电子设备的投入使用，给常规电力系统稳定性、可靠性等带来严重的挑战，其中给电能质量领域带来了丰富的谐波干扰就是其中之一[1]。
