基于二阶广义积分器的两相锁相环实现与实验验证

"本文介绍了一种基于二阶广义积分器的两相锁相环在4.8 kW两相3线制并网逆变器中的实现方法，用于准确获取电网电压的瞬时相位信息。这种方法能适应电网电压和频率的变化，具有良好的抗干扰能力。" 文章详细内容: 在电力电子领域，特别是并网逆变器系统中，准确获取电网电压的相位信息是至关重要的。针对北美地区三相四线制并网逆变器的需求，研究者提出了一种适用于两相三线制系统的新型两相锁相环技术。该技术利用二阶广义积分器对两相电压进行处理，以实现两相正交电压的锁相，从而获取电网电压的瞬时相位信息。 在4.8 kW的并网逆变器实验中，逆变器的相电压设定为120 V，两相电压相位差180°，额定频率为60 Hz。实验采用了艾普斯电源模拟电网电压和频率的变化。实验结果表明，所设计的两相锁相环能够有效应对各种工况。 图11展示了在标准工作状态下，即两相电压120 V且互差180°、频率60 Hz时的锁相波形，验证了锁相环的正常工作。而图12至图15则分别展示了电网电压在不同变化下的锁相波形：电网电压从120 V下降到98 V，再从98 V上升到120 V，接着又上升到142 V，最后又从142 V下降到120 V。这些实验结果显示，锁相环能够在电压波动时保持稳定，具备良好的动态响应。 此外，图16和图17展示了输入电压频率阶跃变化时，即从60 Hz到60.5 Hz和从60 Hz到59.5 Hz时的两相锁相环波形，证实了锁相环能迅速估计输入频率的变化，体现了其在频率跟踪上的优势。 这种方法的锁相环结构简洁，采集的两相电压信息全面，且在面对波形畸变和相位突变等干扰条件时，具有较强的抗干扰能力。通过实验验证，该锁相方法满足实际应用的需求，为并网逆变器在复杂电网环境中的稳定运行提供了有力保障。 这种基于二阶广义积分器的两相锁相环技术在电网同步和稳定性方面表现优秀，对于确保并网逆变器的高效和可靠运行具有重要意义。