论文总字数：17920字

摘 要

电网稳定性这一特性是电力系统必须要保证的，假设电力系统受到严重扰乱，发电和负载需求将会产生很大的不平衡，引起频率发生变动，而电力系统中的发电与用电设备都需要在额定频率下运行，系统频率变动过大会对整个电网产生较为严重影响，进而可能导致大停电事故。为了实现电网的可靠、安全与高效运行，需要设计响应快的频率同步算法，使得电网发生畸变时，电网电压幅值仍能恢复同步。

锁频环是实现频率同步的自动控制环路，它采用电网频率作为反馈变量，捕获电网电压的实时频率，当频率波动超出规定范围时将其锁定。从而达到维持电网稳定运行的目的。所以本次毕业设计我准备就三相电压不平衡的问题设计双二阶广义积分器锁频环，通过仿真试验来验证DSOGI-FLL对输入电压频率的自适应控制能力。本文将简要阐述二阶广义积分器的原理和构成以及DSOGI-FLL在三相电压不对称时的调节能力。

关键词：双二阶广义积分器；锁频环；三相电压不对称

Frequency locking loop design of three-phase power network based on SOGI

Abstract

The stable operation of the power grid is an important index of power system must guarantee, when the power system severely disturbed, power generation and load demand imbalance, may lead to frequency fluctuation, and the power and electric equipment in the power system need to be running under the rated frequency, the system frequency changes in the serious impact on the power grid, which could lead to a blackout accident.In order to realize the reliable, safe and efficient operation of the power grid, it is necessary to design a fast response frequency synchronization algorithm, so that the voltage amplitude of the power grid can still recover synchronization when the power grid distortion occurs.

The frequency locking loop is an automatic control loop to realize frequency synchronization. It uses the grid frequency as the feedback variable to capture the real-time frequency of the grid voltage, and locks it when the frequency fluctuation exceeds the specified range.So as to achieve the purpose of maintaining the stable operation of the power grid.Therefore, in this graduation project, I plan to design the two-order generalized integrator frequency locking ring for the problem of three-phase voltage imbalance, and verify the adaptive control ability of DSOGI-FLL to the input voltage frequency through simulation tests.In this paper, the principle and structure of the second-order generalized integrator and the regulation ability of DSOGI-FLL under the condition of three-phase voltage asymmetry are briefly described.

Keywords:biquadratic generalized integrator,Frequency locked loop,The three-phase voltage is not symmetrical

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪 论 1

1.1课题背景 1

1.2研究目的及意义 2

1.3 锁相环的研究现状 2

1.4 GI的概述 3

1.5 SOGI概述 3

1.6 FLL概述 3

第二章 三相电压的设计 4

2.1 克拉克变换 4

2.2 序分量法 5

2.3 三相电压源模型 7

第三章 滤波器的设计 9

3.2 自适应滤波器AF 11

3.3 SOGI的基本结构和工作原理 11

第四章 锁频环的设计 12

4.1锁频环 13

4.2 SOGI-FLL的稳定性和调谐 14

第五章 双二阶广义积分器Siumlink模拟 18

5.1 模型的搭建 19

5.2 双二阶广义积分器锁频环Siumlink仿真 20

第六章 结 论 27

致 谢 29

参考文献 30

绪 论

1.1课题背景

在今天，电力电子技术和信息通信技术的应用是未来电网发展的关键问题。在过去几十年中，可再生能源的高度发展壮大，如风力发电和光伏发电，因为这两种发电系统都是通过基于电力电子的电力处理器连接到电网的，这不仅应该控制输送到网络的电力，还应该有助于电网的稳定性，支持电网服务在一般条件下，甚至在电网故障下都能稳定运行^[1]。

同时，在电力网正常工作时，三相电压基本上是对称的，但输电网的不对称性的程度在电力网故障时非常严重。正常运行，但难以避免故障，实现快速检测是避免事故的最快方法。在由于电力系统故障进一步导致三相电压不对称的情况下将可能会导致频率波动^[2]。当电网发生故障或者三相电网不对称的情形下，一定要以很快的速度检测到同步信号以实现地面正负分量的分离。故障时控制网格连接转换器非常重要。

在分布式并网发电系统中，并网变换器是连接电网与发电系统的桥梁。对并网变换器的无功功率和有功功率的控制，可以保证分布式发电系统在电网中运行正常。而无功功率和有功功率的控制依赖于对并网电流矢量的控制，要想控制并网，就需获得电网电压的作为参考。由此可知，欲使得电网并获得稳定的运行，必须第一时间。电网是一个“多变”的网络系统，如电网中负荷的加入或退出、、某些谐波引起，这些使得电网处于一种。因此，我们除了要掌握正常稳态下的电，更要获得暂态下任意时刻的电网。倘若不能及时获取同步信号，这些接影响连入该电网的一系列用电系统。电能质量的衡量标准：《》GB/T 15543．2008，《差》GB/T 12325．2008，《》GB/T 19939．2005，《》GB/T 15945．2008，《》GB/T 14549．1993，《》NB／T32004．2013，这些标准也是我们验证同步性能的依据。

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