适于光伏并网LVRT的三相不平衡锁相环研究

低电压穿越能力(LVRT)是光伏并网控制技术中十分重要的一个环节，其会影响到光伏发电系统能否实现大规模应用，而快速准确地检测到电网电压跌落的幅值和相位，是光伏并网逆变器进行相应低电压穿越控制的前提条件。目前，传统的三相不平衡锁相方法仅限于三相四线制并网系统，无法应用于三相三线制系统，同时，传统方法都会受到直流电压偏移的影响。文章针对这些缺点并以实际项目为背景，研究了一种无中线三相不平衡锁相环，为光伏并网低电压穿越控制提供技术支撑。 论文首先对传统的有中线三相不平衡锁相方法展开了研究。对单同步参考坐标系锁相环(SSRF-PLL)的结构进行了分析，建立其数学模型；研究了解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)的设计思想，推导其解耦关系式；深入研究了双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)的工作原理；最后比较了三种锁相算法优点和不足，并在此基础上提出一种新型无中线三相锁相方案。 重点研究了无中线三相不平衡锁相环的设计方法。文章在阐述基于正交信号发生器锁相环的工作原理的基础上，提出了一种基于改进二阶广义积分器的正交信号发生器，该正交信号发生器可以有效地消除电网电压直流偏移的影响，同时适用于双二阶广义积分器锁相环(DSOGI-PLL)。利用三角形面积公式及定理将线电压向量转换成相电压向量，最终实现了无中线三相不平衡锁相环的设计。 对锁相环的电网适应性进行了仿真分析研究。利用MATLAB中SIMULINK软件搭建了三种有中线三相不平衡锁相环仿真模型，及无中线三相不平衡锁相环仿真模型，为研究锁相环的电网适应性，分别在电网电压不平衡、电压暂降、谐波干扰、电压偏移等恶劣电网情况下对各种锁相环进行了仿真分析比较，并对其耐受能力和响应特性加以验证。 将论文所提出的无中线三相不平衡锁相方法应用于三相光伏产品样机开发，该产品样机是基于TMS320F2812搭建的15kW的三相光伏逆变器。对该样机进行了电网适应性测试，通过实验分析比较，进一步验证了无中线三相不平衡锁相方法的正确性和可行性，实验结果满足光伏并网低电压穿越控制的锁相要求。