一種新型的鎖相技術—柔性鎖相環路及其控制方案研究

假設三相輸入電源電壓畸變即電壓中含有零序、負序和諧波分量。對于零序，做C₃₂變換后其值為0，對結果沒有影響，所以不予考慮。此時的三相電壓為

u_a=[U_1nsin(nω t＋φ_1n)＋U_2nsin(nωt＋φ_2n)]

u_b=[U_1nsin(nωt＋φ_1n－120°)＋U_2nsin(nω t＋φ_2n＋120°)]

u_c=[U_1nsin(nωt＋φ_1n＋120°)＋U_2nsin(nω t＋φ_2n－120°)](4)

式中：下標為1的表示正序，下標為2的表示負序；

n表示諧波次數(當n等于1時表示基波)；

U表示電壓有效值；

φ表示初相角；

ω為電網電壓角頻率。

從而可以得到

u_q=U_1nsin[(n－1)ωt＋φ_1n]－U_2nsin[(n＋1)ωt＋φ_2n]（5）

由式（5）可以看出，僅有基波正序轉換為直流分量，其他分量經過轉換都是頻率較高的分量。經過濾波，將這些高頻分量濾除，則SPLL的輸出就不受負序、零序和諧波的影響。這就保證了在畸變輸入電壓的情況下，SPLL能夠正確地鎖定輸入電壓的基波正序。關于濾波，因系統中存在兩個積分環節，對高頻分量有較強的抑制作用，所以，一般不需要額外的濾波環節。但是當在三相輸入電壓嚴重不平衡時，負序分量很大，若要將其完全濾除，所需時間較長，從而影響系統的動態響應時間。為此，可在pq后加入一個濾波環節來加速負序分量的濾除，如圖3所示，從而在保證濾除負序分量的情況下，系統有較短的動態響應時間。

圖3 改進的SPLL結構框圖

3 以SPLL為基礎的控制方案

由式（3）可知，u_q代表輸入電壓的相位信息，u_p代表輸入電壓的幅值信息。在相位鎖定的情況下，前者為零，后者是一僅和幅值有關的直流分量。利用u_q構建SPLL達到鎖相的目的，而利用u_p可將理想負載電壓轉換為一常數和實際輸入的電源側電壓經轉換后相減，得到有功分量上需要補償的值，再經反變換即可得到最終的指令。其控制框圖如圖4所示。

圖4 利用瞬時無功獲得指令

圖4中的上半部分是SPLL，它保證準確的鎖定電源側畸變輸入電壓的基波正序相位；下半部分是為保持負載電壓有恒定的幅值。這種方案對電壓的幅值和相位分開考慮，物理意義比較明顯。而且，若目標補償電壓的幅值改變，僅須對目標輸入u_p^＊進行修改，所以比較靈活。如果使用空間矢量PWM調制（SVPWM）就不須對指令進行反變換，從而節省大量資源，該方案就更為適用。

使用這種控制方案，得到DVR的補償指令，通過三角波比較等跟蹤方式控制逆變器的工作，即可達到補償畸變電壓的目的。其流程如圖5所示。

圖5 DVR工作流程圖