单同步坐标系软件锁相环控制器参数设计

　　单同步坐标系软件锁相环控制器参数设计

　　：针对复杂的锁相环控制器参数设计问题，提出了一种简单实用的控制器参数设计方法。 在分析三相锁相环原理的基础上，对单同步坐标系软件锁相环控制结构进行微偏线性化处理，求出其控制器等效传递函数为典型 ＩＩ 型系统，按照典型 ＩＩ 型系统参数设计原则推导出连续系统下的 ＰＩ 参数设计公式。 通过对连续系统控制器离散化处理，推导出一套简单实用的数字系统三相软件锁相环控制器参数设计公式。 建模仿真结果表明，锁相环系统动静态性能优越，验证了由该公式设计 ＰＩ 参数的合理性与实用性。

　　为实现对网侧有功功率和无功功率的控制，电池储能系统、太阳能发电等含并网变换器的系统接入电网时，需要对电网电压、相位和频率进行实时准确的跟踪。 锁相环是并网变换器的重要组成部分，其性能的优劣直接影响到系统的并网控制性能。 由于锁相环在并网变换器中的重要性，许多学者对锁相环进行了研究。 文献［１ －３］阐述了三相数字锁相环的基本原理并对三相锁相环的基本性能及各种干扰下的输出误差进行了较全面的分析。 文献［４ －５］分别研究了单／双同步坐标系软件锁相环的仿真模型，针对电网电压三相平衡和不平衡情况，对单／双同步坐标轴系下软件锁相环的运行性能进行了仿真比较。 文献［６］提出了一种采用 ＤＳＰ 实现三相锁相环的方法，并分析了数字系统中软件锁相环的性能。 文献［７］对单同步旋转坐标变换的三相锁相环技术在储能系统中的应用进行了研究。 文献［８］在单同步旋转坐标锁相环结构中加入了前馈环节以提高锁相环在频率波动较大情况下的跟踪速度。 上述文献大部分是关于三相锁相环的结构设计、原理分析和性能研究，而关于锁相环 ＰＩ 控制器参数设计的方法鲜有提及。 由于锁相环系统为非线性系统，因此增加了控制器参数设计的复杂性。笔者就三相锁相环控制器参数设计问题展开研究，对单同步坐标系三相软件锁相环采用了微偏线性化近似处理。 在此基础上推导出一套简单、实用且适用于数字系统的三相软件锁相环控制器参数设计公式。 利用该组公式可以很方便地整定出三相软件锁相环的控制器参数。 建模仿真结果表明，由该套公式计算出的 ＰＩ 参数能使三相锁相环具有快速准确的锁相效果。