电气工程学报, 2018, 13(7): 1-7 doi: 10.11985/2018.07.001

基于内模的DSOGI电网电压锁相方法

邢作霞, 郭立立, 王亮, 芦彦东

沈阳工业大学电气工程学院 沈阳 110870

A DSOGI Phase Lock Loop Method Based on Internal Model for Grid Voltage

Xing Zuoxia, Guo Lil, Wang Liang, Lu Yandong

Shenyang University of Technology Shenyang 110870 China

收稿日期: 2017-09-24   网络出版日期: 2018-07-25

基金资助: 辽宁省自然基金（20170540676）和辽阳市双百重大科技研发项目.  Y17-0-007

Received: 2017-09-24   Online: 2018-07-25

作者简介 About authors

邢作霞 女 1976年生,博士,教授,研究方向为风力发电技术、智能电网和储能技术。

郭立立 男 1992年生,硕士研究生,研究方向为风力发电系统变流器控制技术。

摘要

电网电压同步化方法是分布式电源接入微电网的关键技术之一,获取相位角的精度直接影响着网侧变流器的控制性能,尤其是在矢量控制系统中。本文以电网谐波为背景,通过建立电网电压谐波数学模型,分析了锁相误差产生的机理,提出一种基于重复控制内模的双二阶广义积分器（DSOGI）锁相方法。所提出的锁相方法通过在DSOGI中嵌入重复控制内模,在基频和各次谐波频率段产生谐振增益,得出的叠加波形通过50Hz陷波器将谐波分离出来,滤除谐波后的基波信号进行正负序电压分离,可准确锁定基波相位角。最后,通过与几种传统的锁相方法进行仿真对比分析,验证了所提方法的有效性和可行性。

关键词： 锁相环 ; 谐波 ; 双二阶广义积分器 ; 内模

Abstract

The grid voltage synchronization method is one of the key technologies of distributed power supply microgrid. The accuracy of obtaining phase angle directly affects the control performance of grid side converter, especially in vector control system. Background with power grid harmonic, this paper analyses the phase lock error of the grid voltage harmonic by establishing the mathematical model of the grid voltage harmonics, and proposes an improved second-order integrator phase-locked loop method based on the internal model of repetitive control, the internal model is embedded in the DSOGI-PLL, in the fundamental frequency and the harmonic frequency generate resonant gain, through the 50Hz wave trap, the harmonic component is separated, and the fundamental phase angle can be accurately locked. Finally, the simulation and comparison of several traditional phase-locked methods are carried out to verify the effectiveness and feasibility of the proposed method.

Keywords： Phase-locked loop ; harmonics ; dual second-order generalized integrator ; internal model

PDF (2591KB) 元数据 多维度评价 相关文章 导出 EndNote| Ris| Bibtex  收藏本文

本文引用格式

邢作霞, 郭立立, 王亮, 芦彦东. 基于内模的DSOGI电网电压锁相方法. 电气工程学报[J], 2018, 13(7): 1-7 doi:10.11985/2018.07.001

Xing Zuoxia. A DSOGI Phase Lock Loop Method Based on Internal Model for Grid Voltage. Journal of Electrical Engineering[J], 2018, 13(7): 1-7 doi:10.11985/2018.07.001

1 引言

网侧变流器作为分布式电源并网的通道,其控制性能决定着并网电能质量。在矢量控制系统中,参考相位角是重要的控制量,相位角的准确获取直接影响着坐标变换和dq轴电流电压的精确控制,通常使用锁相环（Phase-Locked Loop,PLL）来锁定基波正序电压的频率和相位角[1]。然而,由于微电网中非线性负荷的存在以及分布式电源离并网的切换,会使微电网存在大量的谐波分量,有时会发生三相电压不平衡的现象,大量的高低频谐波流入配电网,影响锁相环的检测精度。在电网谐波和电网电压不平衡的情况下,基于PLL的基波相位信息的检测很容易受到谐波的干扰,导致检测不精确,影响网侧变流器控制系统性能。因此,网侧变流器锁相环的设计显得尤为重要,需要能在各种扰动下准确获取电网电压正序分量的频率和相位信息。

传统的电网电压同步化方法是基于同步旋转坐标系的锁相环（Synchronous Reference Frame-PLL,SRF-PLL）,以基波q轴电压作为输入信号进行锁相,当电网电压处于较为理想的运行状态时,可以准确地获取相位信息,当在电网谐波下时,由于受到电压谐波的扰动,产生相位检测误差,检测到的频率也会发生周期性波动[2]。文献[3]提出的基于双dq坐标变换的锁相方法在一定程度上可以削弱因电压不平衡而引起的2倍频谐波分量产生的锁相误差,但是该方法并不能抑制多次谐波。文献[4]对基于双二阶广义积分器（Dual Second-Order Generalized Integrator,DSOGI）和复系数滤波器等锁相方法进行了介绍,这些方法都可以较为准确地获取到基波相位信息,但是在电网谐波或三相电压不平衡情况下,获取的基波频率和相位角都会存在偏差。其中,基于DSOGI的锁相方法谐振频率为基频,可以对高频谐波进行有效抑制,并实现对基波信号正负序分量的提取,从而获得较为准确的相位信息,但是对低频谐波分量没有很好的抗干扰能力,若电网中存在严重的低频谐波分量,提取出的正负序分量依然会存在较大的畸变,影响相位信息的精确锁定。

鉴于上述弊端,文献[5,6]提出多二阶广义积分器锁相环（Multiple Second-Order Generalized Integrator-PLL,MSOGI-PLL）的方法来消除各次谐波分量,可有效降低谐波对锁相的影响,但是该方法需要多个SOGI来分别提取出各次谐波,再进行消除后得到基波分量,这样无疑会增加算法的复杂程度,影响系统的动态响应。文献[7]在DSOGI-PLL的基础上,通过构建多个谐波消除模块,来降低谐波对锁相环的影响,该方法虽能够有效降低谐波的干扰,但同样在算法和实现上会变得复杂。文献[8]在基于复数滤波器锁相环的基础上,通过嵌入重复控制内模,不仅能够完全消除谐波,还简化了控制算法。依据上述文献,本文针对电网谐波背景下,提出了一种基于重复控制内模的DSOGI锁相环方法。首先建立电网电压的谐波数学模型,研究了相位误差产生的原理,对DSOGI和重复控制内模的特性进行分析,利用内模原理可将含有基波的各次谐波分量提取出来,通过50Hz陷波器滤除基波,得到各次谐波负反馈到输入端,从而消除全频段电压谐波,经DSOGI-PLL获得精确的基波相位信息,通过仿真,与几种传统的锁相法进行了对比分析。

2 锁相检测误差分析

在矢量控制系统中,基波电压正序分量相位角是坐标变换的重要基础,影响着dq轴电流分量的控制,在电网电压发生畸变的情况下,必然会导致锁相环的相频输出存在误差,常采用的SRF-PLL锁相方法以电网电压基波q轴分量作为输入信号,SRF-PLL锁相结构框图如图1所示。

图1

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图1   SRF-PLL 锁相结构

Fig.1   The phase-locking structure of SRF-PLL


三相三线制系统中,不需要考虑零序分量,若把基波分量看成特殊的谐波,在其对应的旋转参考坐标系中则表现为直流分量,而其他次数的谐波分量则表现为交流分量,使得q轴电压分量含有交流扰动信号。在考虑到谐波的影响后,尤其是奇次谐波对锁相精度的影响,建立电网电压谐波数学模型,表达式如下所示[9]

式中,第一项表示基波正序分量,第二项表示基波负序分量,第三项表示各次谐波分量;其中,n为奇数;vg为电网电压基波幅值;a为谐波幅值系数,设定各次谐波幅值相同;θ为电网电压基波正序分量相位角。

为了简化计算,对上述三项分别进行Park坐标变换,可以得到同步旋转坐标系下q轴电压表达式

式中, θ̂为锁相环检测到的基波正序电压相位角,检测量与实际量会存在一定的误差。

若假定θ = θ̂,则式（2）可变换为

由锁相环的原理可知,只有当vgq = 0时,检测到的相位信息才会准确,由式（3）可以看出,基波负序分量对q轴电压会产生2倍频的电压波动,谐波分量会产生n - 1倍频的电压波动,若电网电压发生三相不平衡,同样可以推导出q轴电压表达式中存在2倍频的电压扰动,严重影响锁相环检测精度,使得相位角输出存在误差[10]。因此,有必要对基波电压进行正负序分离,提取正序电压分量,并消除各次谐波的干扰。

3 基于内模的DSOGI锁相方法

3.1 二阶广义积分器

相位的获取首要前提是得到αβ坐标系下的正序分量,根据对称分量法,可以得到两相静止坐标系下电压正负序分量表达式为

式中, , $q=e^{-j\frac {\pi}{2} }$; 表示对信号产生90°移相;vαβ+、vαβ-表示两相静止坐标系下电网电压分量。

由上式可以得到αβ轴正序分量的表达式为

从式（5）可以看到,需要对vα和vβ进行90°移相,且幅值不变,由二阶广义积分器可实现对信号的90°移相[11],图2为二阶广义积分器的结构框图。

图2

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图2   二阶广义积分器结构图

Fig.2   The structure diagram of SOGI


传递函数可表示如下

式中,ωg为谐振频率,即电网频率;k为阻尼系数,通常选取k = 1.414。

对上述传递函数进行频谱特性分析,伯德图如图3所示。

图3

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图3   D(s) 和Q(s) 的频谱特性

Fig.3   The spectrum characteristic of D(s) and Q(s)


从传递函数的幅频和相频曲线中可以看出,输出信号qv′比v′在相位上始终滞后90°,在谐振频率50Hz处,幅值增益为0,输出信号幅值不会发生变化,且可以无静差地跟踪输入信号的基频分量。从幅频曲线走势看,Q(s)相比于D(s)在高频谐波区域具有较好的滤波能力,但两者在低频谐波区域滤波能力都较弱。当电网电压中的低频谐波分量较多时,DSOGI不能完全滤除低频谐波,电压同步信号的提取会受到干扰,输出的基波频率存在小幅度振荡,获取相位角的精度也会存在小范围的偏差。

通过对DSOGI的特性进行分析,传统的DSOGI-PLL锁相方法结构如图4所示。由DSOGI对电压基波信号进行正负序分离后,得到正序基波电压作为SRF-PLL的输入信号,进而锁定相位角。当电网电压含有多次谐波分量时,虽然DSOGI能在一定程度上抑制谐波扰动,但是q轴电压分量仍然会存在波动。

图4

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图4   DSOGI 锁相环结构

Fig.4   The structure of DSOGI


3.2 基于重复控制内模的谐波滤除环节

重复控制理论中的内模控制能够在基频信号和各次谐波信号处产生谐振增益,实现对周期性信号积分,能对全频段谐波信号进行实时跟踪调节,随着周期性调节可实现零误差跟踪[12,13],内模表达式为

$G(s)=\frac {1}{1-e^{-Ts}}$

式中,T为外部信号的周期。

将连续域下的传递函数变换至离散域下,由z变换理论,z = e-Ts,则式（7）可表示为

$G(z)=\frac {1}{1-z^{-N}}$

式中,N = fs/f,f为基波信号的频率;fs为系统采样频率。

因G(z)固有的延迟环节,内模控制在第一个基频周期内不起作用,由于电网中含有奇次谐波较多,对锁相精度的影响较大,通常仅对奇次谐波信号进行抑制。在文献[14]中,提出一种改进型奇次谐波发生器的内模结构,该结构不仅减少了算法复杂程度,还降低了半个延迟周期,使得系统动态响应更好。表达式如下

$G(z)=\frac {1}{1+Q(z)z^{-N/2}}$

式（9）中,Q(z)通常为小于1的常数或加入的低通滤波器,能够削弱干扰,增加鲁棒性。图5为内模的幅值伯德图,由图中可以看出,在基波和各奇次谐波频率处都会产生幅值增益,能够有效跟踪各个奇次谐波。

图5

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图5   重复内模伯德图

Fig.5   The bode diagram of internal model


往往在实际控制系统中,有时系统采样频率和控制频率不成整数倍关系,使得N为非整数,在文献[15,16]中分别介绍了解决方法,本文设定系统采样频率为10kHz,控制频率50Hz,不再讨论N为非整数的情况。图6为离散域下的奇次谐波发生器内模结构图。

图6

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图6   离散域下的内模结构图

Fig.6   The structure of internal model under the discrete domain


3.3 基于内模的DSOGI-PLL结构

所提出的基于内模的DSOGI-PLL锁相结构如图7所示,采集到的电网电压变换到两相静止坐标系下,通过基于重复控制内模的奇次谐波发生器,由于得到的信号中不仅包含谐波分量,也包含基频分量,因此,加入50Hz陷波器将基频分量滤除,从而得到全频段谐波信号,再将其负反馈到输入端,经过周期性的信号跟踪,便可完全消除谐波分量,得到的基频信号通过DSOGI进一步抑制谐波干扰,并进行正负序分离,得到正序电压分量输入到SRF-PLL,从而锁定相位角。

图7

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图7   基于内模的DSOGI 锁相环结构

Fig.7   The structure of improved DSOGI-PLL


4 仿真验证

为验证所提控制策略的有效性,在Matlab/Simulink中建立系统仿真模型。对SRF-PLL、DSOGI-PLL和基于内模的DSOGI-PLL锁相方法进行仿真对比,电网电压设定380V/50Hz,系统采样频率设为10kHz。电网电压故障设置如下：t = 1s时,向电网注入0.1pu的5次谐波和0.1pu的7次谐波,电网电压如图8所示,仿真结果如图9所示。

图8

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图8   电网电压波形

Fig.8   The waveforms of grid voltage


图9

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图9   q 轴电压的仿真结果

Fig.9   The simulation results of q axis voltage


从图9中可以看出,传统的SRF-PLL q轴电压波动幅值在±50V左右,DSOGI-PLL波动幅值大约±10V,两种方法都会使q轴电压发生剧烈波动,严重影响系统的稳定性和精确度,致使输出频率存在较大的扰动,SRF-PLL输出频率波动±5Hz,DSOGI-PLL输出频率波动为±0.6Hz,说明DSOGI在抑制谐波方面具有一定的效果,但是不能完全消除谐波,从而导致获取相位角存在误差,图10为频率仿真波形。图11为基于内模的DSOGI-PLL相位角与基波正序电压。

当电网中存在谐波时,由图9c和图10c的仿真结果可以明显看到,采用基于内模的DSOGI-PLL方法,通过内模原理基本可以将谐波完全消除掉,q轴电压幅值波动非常小,约为±0.8V左右,频率波动为±0.05Hz,频率基本保持50Hz不变。由于内模控制的延时特性,使得在注入谐波后的半个周期内不起滤波作用,q轴电压存在一定幅度波动,经过半个周期后,开始滤除谐波并逐渐将谐波全部消除,使之稳定在0值上下。在电网谐波下,基于内模的DSOGI锁相方法具有良好的工作特性,能够完全消除谐波,分离出基波正负序分量,降低锁相误差,快速准确地提取相位信息。

图10

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图10   输出频率的仿真波形

Fig.10   The simulation waveforms of output frequency


图11

新窗口打开| 下载原图ZIP| 生成PPT

图11   基于内模的DSOGI-PLL 相位角与基波正序电压

Fig.11   Phase angle and fundamental positive sequence voltage under DSOGI-PLL based on internal model


5 结论

本文针对现有的锁相方法不能很好消除谐波的弊端,在DSOGI-PLL方法的基础上,提出了一种基于重复控制内模的DSOGI-PLL锁相方法,通过内模原理,消除谐波分量,由DSOGI进行基波正负序分离。该方法将q轴电压波动量降低至±0.8V左右,锁相频率稳定在50Hz,能在电网电压畸变的情况下,实现基波电压相位和频率的精确锁定。通过与几种传统的锁相方法进行仿真验证,表明了该方法可以在电网电压畸变的情况下,准确快速地锁定相位信息。

参考文献

文武松, 张颖超, 王璐 , 等.

并网功率变换器的电网电压同步算法

[J]. 清华大学学报, 2017,57(6):637-643.

[本文引用: 1]

Wen Wusong, Zhang Yingchao, Wang Lu , et al.

Grid voltage synchronization algorithms for grid-connected power converters

[J]. Journal of Tsinghua University, 2017,57(6):637-643.

[本文引用: 1]

Pereira H A, Cupertino A F, Ribeiro C A D S G, et al.

Influence of PLL in wind parks harmonic emissions

[C]. Proceedings of IEEE PES Conference on Innovative Smart Grid Technologies, Latin America. Sao Paulo, 2013: 1-8.

[本文引用: 1]

辛业春, 李国庆, 王尧 , 等.

基于双dq坐标变换的三相电压锁相环的研究

[J]. 电力系统保护与控制, 2014,42(10):114-118.

DOI:10.7667/j.issn.1674-3415.2014.10.018      URL     [本文引用: 1]

Xin Yechun, Li Guoqing, Wang Yao , et al.

Study of three-phase voltage phase locked loop based on double dq transformation

[J]. Power System Protection and Control, 2014,42(10):114-118.

DOI:10.7667/j.issn.1674-3415.2014.10.018      URL     [本文引用: 1]

Golestan Saeed, Monfared Mohammad, Freijedo Francisco D .

Design-oriented study of advanced synchronous reference frame phase-locked loops

[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2013,28(2):765-778.

DOI:10.1109/TPEL.2012.2204276      URL     [本文引用: 1]

In grid-connected applications, the synchronous reference frame phase-locked loop (SRF-PLL) is a commonly used synchronization technique due to the advantages it offers such as ease of implementation and robust performance. Under ideal grid conditions, the SRF-PLL enables a fast and accurate phase/frequency detection; however, unbalanced and distorted grid conditions highly degrade its performance. To overcome this drawback, several advanced PLLs have been proposed, such as the multiple reference frame-based PLL, the dual second-order generalized integrator-based PLL, and the multiple complex coefficient filter-based PLL. In this paper, a comprehensive design-oriented study of these advanced PLLs is presented. The starting point of this study is to derive the small-signal model of the aforementioned PLLs, which simplifies the parameter design and the stability analysis. Then, a systematic design procedure to fine tune the PLLs parameters is presented. The stability margin, the transient response, and the disturbance rejection capability are the key factors that are considered in the design procedure. Finally, the experimental results are presented to support the theoretical analysis.

Rodriguez P, Luna A, Candela I , et al.

Multi-resonant frequency-locked loop for grid synchronization of power converter under distorted grid conditions

[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2011,58(1):127-138.

DOI:10.1109/TIE.2010.2042420      URL     [本文引用: 1]

Rodriguez P, Luna A, Munoz-Aguilar R S, et al.

A stationary reference frame grid synchronization system for three-phase grid-connected power converters under adverse grid conditions

[J]. IEEE Transactions on Power Electronics, 2012,27(1):99-127.

DOI:10.1109/TPEL.2011.2159242      URL     [本文引用: 1]

涂娟, 汤宁平 .

基于改进型DSOGI-PLL的电网电压同步信号检测

[J]. 中国电机工程学报, 2016,36(9):2350-2356.

DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2016.09.005      URL     [本文引用: 1]

基于双二阶广义积分器的锁相环(dual second-order generalized integrator PLL,DSOGI-PLL)通过二阶广义积分器产生正交信号和滤除谐波,可实现在电网电压不对称和畸变情况下同步信号的提取。但当电网电压含有多次谐波时,基本二阶广义积分器的滤波效果不理想,锁相环提取的同步信号出现波动。文中通过构建谐波消除模块,在DSOGI-PLL的基础上,提出一种改进的锁相环结构。该锁相环在计算分离正负序电压之前先利用谐波消除模块消除电网电压中的各次谐波,从而消除谐波对锁相环的影响,准确地提取电网电压同步信号。MATLAB仿真和实验结果均表明,这种锁相环在电网电压不对称和含有多次谐波时能有效地提取基波的正负序分量、频率和相位。

Tu Juan, Tang Ningping .

Synchronizing signal detection for grid voltage based on modified DSOGI-PLL

[J]. Proceedings of the CSEE, 2016,36(9):2350-2356.

DOI:10.13334/j.0258-8013.pcsee.2016.09.005      URL     [本文引用: 1]

基于双二阶广义积分器的锁相环(dual second-order generalized integrator PLL,DSOGI-PLL)通过二阶广义积分器产生正交信号和滤除谐波,可实现在电网电压不对称和畸变情况下同步信号的提取。但当电网电压含有多次谐波时,基本二阶广义积分器的滤波效果不理想,锁相环提取的同步信号出现波动。文中通过构建谐波消除模块,在DSOGI-PLL的基础上,提出一种改进的锁相环结构。该锁相环在计算分离正负序电压之前先利用谐波消除模块消除电网电压中的各次谐波,从而消除谐波对锁相环的影响,准确地提取电网电压同步信号。MATLAB仿真和实验结果均表明,这种锁相环在电网电压不对称和含有多次谐波时能有效地提取基波的正负序分量、频率和相位。

何宇, 漆汉宏, 邓超 , 等.

一种嵌入重复控制内模的三相锁相环的设计与实现

[J]. 电工技术学报, 2016,31(11):83-91.

[本文引用: 1]

He Yu, Qi Hanhong, Deng Chao , et al.

A novel three-phase phase-locked loop method based on internal model of repetitive control

[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2016,31(11):83-91.

[本文引用: 1]

杨仁增, 张光先 .

谐波畸变电网下的频率自适应锁相方法

[J]. 中国电机工程学报, 2013,33(16):144-152.

URL     [本文引用: 1]

为提高同步坐标系锁相环在谐波畸变电网环境下的控制性能，提出一种基于频率自适应滤波器的同步坐标系锁相方法。用数学解析方法证明了所用频率自适应滤波器的时域稳定性，讨论了滤波器的参数对其动稳态性能的影响。同步坐标系锁相方法的设计中，采用频率自适应滤波器在静止坐标系中分离出电网信号的基波正序分量，并在同步旋转坐标系中抑制锁相环输入信号中的2次谐波分量。该文基于频率自适应滤波器设计的同步坐标系锁相方法，实现了对谐波畸变电网中电网信号基波正序分量的精确锁相，且具有较快的动态响应速度。仿真和实验结果验证了所提锁相方法的有效性和可行性。

Yang Renzeng, Zhang Guangxian .

Frequency adaptive PLL under distorted grid conditions

[J]. Proceedings of the CSEE, 2013,33(16):144-152.

URL     [本文引用: 1]

为提高同步坐标系锁相环在谐波畸变电网环境下的控制性能，提出一种基于频率自适应滤波器的同步坐标系锁相方法。用数学解析方法证明了所用频率自适应滤波器的时域稳定性，讨论了滤波器的参数对其动稳态性能的影响。同步坐标系锁相方法的设计中，采用频率自适应滤波器在静止坐标系中分离出电网信号的基波正序分量，并在同步旋转坐标系中抑制锁相环输入信号中的2次谐波分量。该文基于频率自适应滤波器设计的同步坐标系锁相方法，实现了对谐波畸变电网中电网信号基波正序分量的精确锁相，且具有较快的动态响应速度。仿真和实验结果验证了所提锁相方法的有效性和可行性。

李研达 .

基于双派克变换的新型三相锁相环技术

[J]. 沈阳工业大学学报, 2017,39(3):253-257.

[本文引用: 1]

Li Yanda .

Novel three phase locked loop technique based on double Park transformation

[J]. Journal of Shenyang University of Technology, 2017,39(3):253-257.

[本文引用: 1]

薛尚青, 蔡金锭 .

基于二阶广义积分器的基波正负序分量检测方法

[J]. 电力自动化设备, 2011,31(11):69-73.

[本文引用: 1]

Xue Shangqing, Cai Jinding .

Detection of fundamental positive and negative sequence components based on second-order generalized integrator

[J]. Electric Power Automation Equipment, 2011,31(11):69-73.

[本文引用: 1]

姜一鸣, 姚俊涛, 刘飞 , 等.

考虑电网频率偏差的并网逆变器多内模重复控制

[J]. 电力系统保护与控制, 2016,44(21):144-149.

[本文引用: 1]

Jiang Yiming, Yao Juntao, Liu Fei , et al.

A multi-internal-model repetitive control for grid-connected inverter considering grid-frequency deviation

[J]. Power System Protection and Control, 2016,44(21):144-149.

[本文引用: 1]

卜立之, 李永丽, 孙广宇 , 等.

基于改进型重复控制算法的多功能并网逆变器设计

[J]. 电力系统自动化, 2017,41(16):48-55.

[本文引用: 1]

Bu Lizhi, Li Yongli, Sun Guangyu , et al.

Corrective security-constrained optimal power flow with control of flexible AC transmission system devices

[J]. Automation of Electric Power Systems, 2017,41(16):48-55.

[本文引用: 1]

张文明 .

基于内模原理的单相PWM整流器谐波抑制研究

[D]. 成都:西南交通大学, 2016.

[本文引用: 1]

Chen D, Zhang J, Qian Z .

Research on fast transient and 6n±1 harmonics suppressing repetitive control scheme for three-phase grid-connected inverters

[J]. IET Power Electronics, 2013,6(3):601-610.

DOI:10.1049/iet-pel.2012.0348      URL     [本文引用: 1]

The repetitive control technique is widely adopted in ac systems, because of its excellent steady-state tracking performance and low total harmonic distortion. The repetitive control method with one-sixth of the system fundamental period T-0 as the delay time has been proposed to achieve fast transient response. In this study, an improved control scheme based on the T-0/6 repetitive control is proposed for three-phase grid-connected inverters. The proposed scheme adopts T-0/6 as the delay time in the positive-rotating and negative-rotating synchronous reference frames to suppress the 6n +/- 1 harmonics. Meanwhile, the proportional-integral regulator and the plug-in repetitive controller are combined to reinforce the system performance. A new auxiliary function based on the linear interpolation is proposed to maintain the ideal repetitive control performance when one-sixth of the ratio of the sampling frequency to the grid fundamental frequency is non-integer. The effectiveness of the proposed scheme on improving the T-0/6 repetitive control is confirmed by simulation and experimental results finally.

Chen D, Zhang J, Qian Z .

An improved repetitive control scheme for grid-connected inverter with frequency adaptive capability

[J]. IEEE Transactions on Industrial Electronics, 2013,60(2):814-823.

DOI:10.1109/TIE.2012.2205364      URL     [本文引用: 1]

The power quality of grid-connected inverters has drawn a lot of attention with the increased application of distributed power generation systems. The repetitive control technique is widely adopted in these systems, due to its excellent tracking performance and low output total harmonic distortion (THD). However, in an actual system, the ratio of the sampling frequency to the grid frequency cannot always maintain an integer, and then, the resonant frequencies of the repetitive control technique will deviate from the real grid fundamental and harmonic frequencies. This will degrade the performance of the system, particularly when the grid frequency varies. Even if the ratio is a fixed integer, the auxiliary function for stabilization in the conventional repetitive control technique will also increase the steady-state tracking error and THD of the system. In this paper, an improved repetitive control scheme with a special designed finite impulse response (FIR) filter is proposed. The FIR filter cascaded with a traditional delay function can approximate the ideal repetitive control function of any ratio. The proposed scheme varies the FIR filter according to varied grid frequency and maintains its resonant frequencies matching the grid fundamental and harmonic ones. Finally, the simulation and experimental results show that the improved repetitive control scheme can effectively reduce the tracking error and compensate harmonics of the inverter systems.

/

〈 〉