巴特沃斯濾波器及單相鎖相環(huán)關(guān)鍵問題研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，電網(wǎng)結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能越來越強(qiáng)。同時(shí)，工業(yè)設(shè)備特別是大功率軋鋼機(jī)、電弧爐等非線性、沖擊型設(shè)備大量普及應(yīng)用。能源危機(jī)也促使人們逐漸加強(qiáng)對(duì)風(fēng)能、太陽能等可再生清潔能源的研究力度。伴隨著可再生能源的推廣，電力電子設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，而電力電子設(shè)備是目前電網(wǎng)一個(gè)重要的諧波污染源；另外，風(fēng)能、太陽能本身具有較強(qiáng)的不穩(wěn)定性，大量的風(fēng)能和太陽能的并網(wǎng)對(duì)電網(wǎng)來說無疑是一個(gè)越來越嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。電網(wǎng)復(fù)雜化、大功率沖擊型和

2、非線性負(fù)荷、大量電力電子設(shè)備的應(yīng)用、風(fēng)力及太陽能等不穩(wěn)定能源并網(wǎng)，都對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，同時(shí)，大量電力電子設(shè)備的并網(wǎng)也對(duì)電網(wǎng)造成了相當(dāng)程度的諧波污染。在這種背景下，弱電網(wǎng)工況下的鎖相環(huán)成為研究熱點(diǎn)。電網(wǎng)諧波，電網(wǎng)電壓頻率、相位、幅值的閃變都對(duì)鎖相環(huán)提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。在單相工況中，由于只有一個(gè)正弦信號(hào)，因此鎖相環(huán)需要正交信號(hào)發(fā)生器來生成正交信號(hào)才能鎖相，使得單相鎖相環(huán)相對(duì)于三相鎖相環(huán)更加復(fù)雜，處理上述問題的難度也隨之增加。目前

3、單相鎖相環(huán)正交信號(hào)發(fā)生器具有多種類型，主要有二階廣義積分器（SOGI）、卡爾曼濾波器（Kalman）、全通濾波器（APF）、延遲法等。目前主要的正交信號(hào)發(fā)生器基本上沒有濾波能力，只能簡(jiǎn)單的生成一對(duì)正交的正弦向量，對(duì)于網(wǎng)側(cè)電壓中的諧波尤其是低次諧波基本沒有抑制作用。為了解決這個(gè)問題，目前主要的做法有q軸下移動(dòng)平均濾波器法（MAF）、滑窗迭代傅立葉變換（DFT）法等，以濾除正交信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)中的諧波，增強(qiáng)單相鎖相環(huán)的鎖相精度。
　

4、　本文在研究相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，針對(duì)單相鎖相環(huán)，提出了一種新的方法，通過巴特沃斯濾波器的應(yīng)用解決了單相鎖相環(huán)的三個(gè)主要難點(diǎn)----直流、諧波抑制和頻率自適應(yīng)。首先分析了二階巴特沃斯濾波器和SOGI的相似性；之后，分析了高階巴特沃斯濾波器對(duì)直流的抑制能力，簡(jiǎn)化了直流分量的處理，不需要添加前饋、反饋、補(bǔ)償?shù)却胧┘纯商幚聿蓸咏Y(jié)果中的直流分量。同時(shí)，本文對(duì)巴特沃斯濾波器根據(jù)已有措施進(jìn)行了改進(jìn)，提高了濾波器對(duì)諧波尤其是低次諧波的抑制能力。最后，對(duì)于