微電網逆變器鎖相環的設計及實現

正序分量提取需要兩路正交信號，目前，常采用二階廣義積分(SecondOrderGeneralizedIntegrator，SOGI)算法來構造2路正交信號。并網運行時，圖中控制開關DF為0，分別對Clark變換的兩路輸出信號進行二階廣義積分，從而分別得到其對應的正交信號，再經過后面的PSC代數運算便可提取出電網電壓的正序分量;孤島運行時DF為1，幅值控制器輸出Camp為系統自振蕩提供初始條件，使得孤島模式下鎖相環仍然能夠工作。此外，并網運行時，當電網頻率發生變化時，為了實現對輸入信號相位實時跟蹤，需要對諧振頻率0ω進行自適應控制，實時更新0ω值，該功能由鎖頻環來實現。

3.2鎖頻環(FLL)

圖4給出了鎖頻環的結構框圖。

3.3幅值控制器

系統在孤島模式下運行時，要想鎖相環能夠自振蕩，必須給其一個初始的振蕩條件，且為了使提取的正序信號幅值與逆變器輸出電壓幅值一致，必須要跟蹤孤島模式下逆變器輸出電壓基準值，為此本文給出的鎖相環系統中增加一個幅值控制器，如圖5所示。

并網模式下，幅值控制器不起作用;在孤島模式下，基準電壓與正序信號幅值的差值經過比例控制器回饋給二階廣義積分器，從而構成負反饋，使得正交信號跟蹤逆變器輸出電壓幅值。

4.實驗結果及分析

為了驗證本文給出的微網用鎖相環的可行性與性能，基于F28335搭建實驗平臺。實驗參數：開關器件選用SPMIGBT模塊，輸入電壓280VDC，輸出電壓110VAC，開關頻率18kHz，濾波電感和電容分別為3mH和10μF。圖6所示為公共連接點(PCC)處三相電壓及鎖相角波形。

當DF為0時，提取電網電壓正序分量;當DF為1，由幅值控制器跟蹤逆變器輸出電壓基準，獲得逆變器輸出電壓正序分量。從實驗結果可得，切換過程中正序分量能平滑過渡。

圖8給出了并網和孤島模式下，鎖相角輸出波形。

從實驗結果可以看出，在動態切換過程中，鎖相角基本無波動，所以可以實現微網由并網到孤島模式的平滑無縫切換。

5、結論

針對傳統鎖相環用于微網系統中存在諸多不足，本文給出一種適用于微網系統的鎖相環方法，對其性能和各模塊進行分析，并給出相應的數字實現方法;最終，基于F28335搭建實驗平臺進行實驗驗證，并得出如下結論：

(1)系統鎖頻環能夠實時跟蹤電網角頻率的變化;

(2)幅值控制器能夠使得正序分量在孤島模式下

跟蹤逆變器輸出電壓基準;