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系统并网技术
★ 5.0
基于Andronov-Hopf振荡器的三相并网逆变器锁相环
Andronov–Hopf Oscillator-Based Phase-Locked Loop for Three-Phase Grid Connected Inverters
| 作者 | Muhammad Noman Ashraf · Mohamed Shawky El Moursi · Khalifa Al Hosani · Ahmed Al Durra |
| 期刊 | IEEE Transactions on Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年1月 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 虚拟振荡器锁相环 Andronov - Hopf振荡器 电网畸变 同步性能 谐波抑制 |
语言:
中文摘要
本信函提出了一种虚拟振荡器锁相环(VO - PLL),该锁相环集成了安德罗诺夫 - 霍普夫振荡器,以改善在畸变电网中的同步性能。VO - PLL 用一种以能在特定频率下维持轨道稳定的极限环振荡而闻名的非线性霍普夫振荡器,取代了传统锁相环中的常规比例积分(PI)环节和可复位积分器。该振荡器固有的非线性动力学特性可实现快速动态性能、谐波抑制以及改善频率跟踪。实验测试有力地证明了所提出的 VO - PLL 的有效性,表明其在电网扰动情况下具有增强电网同步能力和模拟高阶锁相环运行的潜力。
English Abstract
This letter proposes a virtual oscillator phase-locked loop (VO-PLL) that integrates an Andronov-Hopf oscillator to improve synchronization in distorted grid. VO-PLL replaces the conventional proportional integral (PI) and resettable-integrator in traditional PLL, with a nonlinear Hopf oscillator known for its ability to sustain orbitally stable limit cycle oscillations at specific frequency. Inherent nonlinear dynamics of oscillator results in fast dynamic performance, harmonic rejection, and improved frequency tracking. Experimental tests show strong evidence for the effectiveness of the proposed VO-PLL, demonstrating its potential to enhance grid synchronization and imitate the operation of a higher order PLL under grid disturbances.
S
SunView 深度解读
从阳光电源并网逆变器和储能系统的核心技术角度看,这项基于Andronov-Hopf振荡器的锁相环技术具有显著的应用价值。传统PLL在电网畸变环境下的同步性能受限,而我们的产品在实际应用中恰恰面临大量弱电网、谐波污染等复杂工况,这正是该技术的切入点。
该技术的核心优势在于用非线性Hopf振荡器替代传统PI控制器,利用其轨道稳定的极限环振荡特性,实现了三个关键突破:快速动态响应、谐波抑制能力和精确频率跟踪。对于阳光电源的大功率集中式逆变器和工商业储能系统而言,这意味着在电网扰动时能更快恢复稳定运行,减少脱网风险,这直接关系到系统可靠性和客户资产安全。特别是在新能源渗透率高的区域,电网强度下降导致的同步问题日益突出,该技术可显著提升我们产品的电网适应性。
从技术成熟度评估,论文提供了实验验证,但工程化应用仍需关注几个方面:一是非线性算法的数字化实现对DSP/FPGA计算资源的要求;二是在极端电网条件下的鲁棒性验证需要更全面的测试;三是与现有控制架构的兼容性和参数整定复杂度。
建议我们的中央研究院跟踪该技术方向,可考虑在下一代逆变器平台进行原型验证。若技术指标得到充分验证,这将成为阳光电源在高端市场差异化竞争的技术优势,特别是在对电网适应性要求严苛的欧美市场和微电网应用场景中,可转化为实质性的市场竞争力。