基于dq变换的三相软件锁相环设计

dq1，2，1（1.，210061；2.，210003）：，（SPLL），dqSPLL，PISPLL。，T／4（T）、，。，，，SPLL、，。：；dq；；、：TP214：A：1006－6047（2011）04－0104－03ElectricPowerAutomationEquipmentVol．31No．4Apr.2011314201140dq，PI，（SPLL）。，［1-3］，T／4（T）、，。，，。1SPLLSPLL［4-5］ua、ub、ucαβ，αβdq，ud、uq。uαuβ=23姨1-12-1203姨2-3姨2姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨uaubuc姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨姨（1）uduq=cosθsinθ-sinθcosθuαuβ（2）（2）θSPLL。，ud，uq。，uq，，PIω軍，2πf。，θ。SPLL，PI。SPLL1。2SPLL2，PI，，，。，0～2π。，AD。Gc（s）=（1+Ts）（Kps+Ki）Ts3+s2+Kps+Ki（3），T；Kp，Ki。0+-PI++2πf1sθuqdqsincos11+Tsαβuαuβuaubuc1SPLLFig.1PrincipleofSPLL：2010－04－11；：2010－12－22：（SG0833）ProjectsupportedbyStateGridCorporationofChina（SG0833）2SPLLFig.2BlockdiagramofSPLLcontrolφ+-++2πf1sθ11+TsKp+Kis（4），：Kp＞TKi＞0Ki＞＞0（4）［6］，、、，，bode，3。3，，。100πrad／s，0dB，，PI，。，，100πrad／s，dq，200πrad／s［7］，［8］，，，，。、T／4。3、，、、3。，αβ，αβ，。，，。，、。2：a.；b.。、，、T／4［9-10］。（5）、：Uα（t）=Upcos（ωt+θp）+Uncos（-ωt+θn）Uβ（t）=Upsin（ωt+θp）+Unsin（-ωt+θn＞）（5），Uα（t）、Uβ（t）α、β；Up、Un、。（6）T／4。π／2，π／2。Uα（t-T／4）=Upcos（ωt+θp-π／2）+Uncos（-ωt+θn+π／2）Uβ（t-T／4）=Upsin（ωt+θp-π／2）+Unsin（-ωt+θn+π／2＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞）（6）（6），（7）：Uα（t-T／4）=Upsin（ωt+θp）-Unsin（-ωt+θn）Uβ（t-T／4）=-Upcos（ωt+θp）+Uncos（-ωt+θn＞）（7）（5）（7），（8）：Uαp=Upcos（ωt+θp）=12（Uα（t）-Uβ（t-T／4））Uβp=Upsin（ωt+θp）=12（Uα（t-T／4）+Uβ（t）＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞＞）（8），Uαp、Uβpαβ。，T／4，、。，。4，，1。60%4，，，uSPLL4（uh）。，。，50～45Hz，5（uf）。。，π／3，6（u），，。，a，b2，c1／2，7。，。3bodeFig.3Bodechartsofcontrolsystemω／（rad·s-1）A／dB／（°）0-20-400-45-901011021031044Fig.4Outputvoltageandharmonicvoltage1.50-1.5uSPLL，uh／VuSPLLuh00.020.040.060.080.10t／s，：dq489，、uq。、，，uq2，。、，，uq2，，。5，dq，PI，。T／4、，。，，，。：［1］CHUNGS．Aphasetrackingsystemforthreephaseutilityinterfaceinverters［J］．IEEETransonPowerElectronics，2000，15（3）：431-438．［2］RODFIGUEZP，SAINZL，BERGASJ．Synchronousdoublerefe-renceframePLLappliedtoaunifiedpowerqualityconditioner［C］∥10thInternationalConferenceonHarmoniesandQualityofPower.RiodeJaneiro，Brazil：［s.n.］，2002：614-619．［3］TIMBUSAV，LISERREM，BLAABJERGF，etal．PLLalgorithmforpowergenerationsystemsrobusttogridfaults［C］∥Procee-dingsofIEEEPESC（PowerElectronicsSpecialistsConference）AnnualMeeting.Jeju，Corea：IEEE，2005：7-10．［4］，，.［J］.，2007,41（7）：47-49.ZHOUGuoliang，SHIXinchun，FUChao.Operationofasoftwarephaselockedloopunderdistortedthree-phasevoltage［J］.PowerElectronics，2007，41（7）：47-49.［5］，，.［J］.，2009，24（10）：94-99.GONGJinxia，XIEDa，ZHANGYanchi.Principleandperfor-manceofthethree-phasedigitalphase-lockedloop［J］.Transac-tionsofChinaElectrotechnicalSociety，2009，24（10）：94-99.［6］.［M］.:，2001：192-204.［7］KAURAV，BLASKOV.Operationofaphaselockedloopsystemunderdistortedutilityconditions［J］.IEEETransactionsonIndustryApplications，1997，33（1）:58-63.［8］DJOKIEB，SOE.Phasemeasurementofdistortedperiodicsignalsbasedonnonsynchmnousdigitalfiltering［J］．IEEETransonInstrumMeas，2001，50（4）：864-867.［9］.PWM［D］.：，2006.HEMingming.StudyoncontrolschemeforPWMrectifierundergeneralizedunbalancedgridconditions［D］.Hangzhou：ZhejiangUniversity，2006.［10］PASCALR，HERVEP，JEAN-PAULL．RegulationofaPWMrectifierintheunbalancednetworkstateusingageneralizedmodel［J］．IEEETransonPowerElectronics，1996，11（3）：495-502.（：）：（1982－），，，，，（E-mail：[e-mail]）；（1984－），，，，，；（1980－），，，，，。7Fig.7Unbalancedthree-phasevoltage3uSPLL，ua，b，c／Vt／s0-3uSPLLua00.020.040.060.080.10ubuc5Fig.5Voltagewithfrequencymutationt／suSPLL，uf／V30-3uSPLLuf00.040.080.120.160.20t／s6Fig.6VoltagewithphasemutationuSPLL，u／V0-3uSPLLu00.040.080.120.160.2038、uqFig.8Voltagewaveformofuqwithoutseparationofpositiveandnegativesequencecomponentst／s50uq／V0-5000.020.040.060.080.10、uq9、uqFig.9Voltagewaveformofuqwithseparationofpositiveandnegativesequencecomponentst／s100uq／V50-5000.020.040.060.080.10、uq031，，，（，100191）：，DeviceNet、Profibus-DPHART。，，，（MCU），，，。。：；；；；：TP271+.4：B：1006－6047（2011）04－0107－05ElectricPowerAutomationEquipmentVol．31No．4Apr.2011314201140、、。，，，DeviceNet、Profibus-DP［1-2］，。HART，，4~20mA，［1，3］。，。，，［4-6］，，，。，，DeviceNet、Profibus-DPHART，，。，，。。1：。2，，。，、，。，，，，。，、，、。1。3，：2010－07－14；：2011－02－18：863（2007AA041407）；（CSTC，2008AC3127）ProjectsupportedbytheNationalHighTechnologyResearchandDevelopmentProgramofChina（863Program）（2007AA041407）andtheKeyTechnologiesResearchandDevelopmentProgramofChongqing（CSTC，2008AC3127）Three-phasesoftwarephase-lockedloopbasedondqreferenceframeJIZhenghua1，WEIFenqing2，YANGHaiying1（1.NARITechnologyDevelopmentLimitedCompany，Nanjing210061，China；2.StateGridElectricPowerResearchInstitute，Nanjing210003，China）Abstract：AsthetraditionalPLL（Phase-LockedLoop）cannotobtainaccuratephasesunderdistortedvoltage，alinearmodelofSPLL（SoftwarePhase-LockedLoop）basedondqcoordinatetransformtheoryisproposedandanewthree-phaseSPLLisachievedbyPIcontrol.Whenthethree-phasevoltageisunbalanced，theT／4shiftmethodisusedtoseparatethepositiveandnegativesequencecomponents，whicheffectivelyinhibitstheinfluenceofnegativesequencecomponentonphasecalculation.Theproposedcontrolstrategyissimulatedwiththeexperimentalsystemfordifferentvoltagedistortionsandunbalancedthree-phasevoltages.ResultsshowthatthepresentedSPLLgreatlysuppressesthevoltagedistortion，withfastdynamicresponseandgoodsteadyperformance.Keywords：SPLL；dqcoordinatetransform；disto