基于二次微分的電力單相鎖相環技術研究

張蘇捷, 楊旭紅, 張云飛, 田 霆, 潘鴻斌, 王 珂, 謝邦鵬

(1.國網上海浦東供電公司,上海 200122; 2.上海電力大學,上海 200090)

在尋找克服世界能源危機的方法中,風力和光伏等分布式發電系統受到越來越多的關注[1]。單相并網逆變器作為分布式發電系統中能量轉換和控制的核心,其性能直接影響和決定了整個并網系統的好壞。電網電壓的相位、頻率和幅值作為并網同步的關鍵信息,單相鎖相環起著舉足輕重的作用[2-4]。由于傳統單相鎖相環檢測會在其輸出的直流分量中產生大量的二倍頻諧波,如果能夠有效快速地消除二倍頻分量,不僅可以精確檢測單相交流信息的相位分量,還可以精確地實現有功功率和無功功率控制,從而有效提高電力系統的電能質量[5]。傳統消除直流分量二倍頻的方法是利用一個低通濾波器來濾除二倍頻分量,并且低通濾波器的截止頻率必須設計得很低[6]。從技術面上看,這樣不僅大大增加了濾波器的設計難度,還在很大程度上影響了系統的動態響應特性[7-11]。因此,本文提出了一種新的消除二倍頻方法,通過二次微分的原理,對鎖相環輸出的直流分量進行二次求導,然后再和開始的輸出累加,這樣就可以抵消輸出的直流分量中所含有的二次諧波分量。如果采樣頻率取值較高時,兩相鄰時刻的電壓采樣值就可以簡單地得到導數,其延時接近于零,且在電壓的求導過程中可以用離散數字信號求差分來代替導數。……