← 返回
系统并网技术
★ 5.0
一种基于SOGI-FLL的单相并网应用Type-3同步系统
A SOGI-FLL-Based Type-3 Synchronization System for Single-Phase Grid-Connected Applications
| 作者 | Abdullah M. Abusorrah · Hamed Sepahvand · Saeed Golestan |
| 期刊 | IEEE Transactions on Industrial Electronics |
| 出版日期 | 2024年10月 |
| 技术分类 | 系统并网技术 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 同步系统 锁相环 三阶锁相环 二阶广义积分器频率锁环 滤波能力 |
语言:
中文摘要
同步系统对于并网电力变换器的高效运行至关重要,通常围绕锁相环(PLL)概念进行设计。虽然文献中常见的是二阶锁相环,但在多电飞机等应用中,对增强相位跟踪的需求促使人们探索三阶锁相环设计。设计具有高滤波能力的先进三阶锁相环颇具挑战性;从二阶锁相环转向三阶锁相环会对稳定性产生不利影响,而引入额外的滤波元件以实现更强的滤波能力可能会使这一问题更加严重。本文聚焦于单相($\boldsymbol{1\phi}$)应用,提出了一种简单而有效的方法,即利用基于二阶广义积分器的频率锁定环(SOGI - FLL)概念来开发具有高滤波能力的先进三阶同步系统。为验证该方法,本文给出了基于线性时不变(LTI)和线性周期时变(LTP)建模的理论研究,以及与现有最先进的单相三阶锁相环性能对比结果。
English Abstract
Synchronization systems are crucial for the efficient functioning of grid-connected power converters, typically designed around the phase-locked loop (PLL) concept. While type-2 PLLs are commonly featured in literature, the need for enhanced phase tracking, such as in applications like more-electric aircraft, necessitates the exploration of type-3 PLL designs. Designing advanced type-3 PLLs with high filtering capabilities is challenging; the shift from type-2 to type-3 PLLs adversely impacts stability, and incorporating additional filtering elements to achieve greater filtering ability may exacerbate this issue. This article focuses on single-phase ( 1 ) applications and suggests a straightforward yet effective approach using the second-order generalized integrator-based frequency locked loop (SOGI-FLL) concept to develop advanced type-3 synchronization systems with high filtering ability. To validate this approach, theoretical investigations based on linear time-invariant (LTI) and linear time-periodic (LTP) modeling are presented, along with comparative results showcasing the performance against state-of-the-art 1 type-3 PLLs.
S
SunView 深度解读
从阳光电源的业务视角来看,这项基于SOGI-FLL的三型同步系统技术对单相并网应用具有重要战略价值。在我们的户用光伏逆变器、小型储能系统以及分布式能源解决方案中,单相并网场景占据相当比重,精准的电网同步技术直接影响系统的并网性能、电能质量和安全性。
该技术的核心价值在于突破了传统二型锁相环在相位跟踪精度上的局限。三型同步系统能够实现零稳态相位误差,这对于电网频率波动较大的应用场景(如弱电网环境、微电网系统)尤为关键。SOGI-FLL架构相比传统PLL方案,在滤波能力和稳定性之间取得了更优的平衡,可有效抑制电网谐波、电压跌落等扰动,这直接提升了我们逆变器产品在复杂电网环境下的适应性和可靠性。
从技术成熟度角度,该方案基于成熟的SOGI理论框架,通过线性时不变和线性时变建模进行了充分的理论验证,具备较好的工程化基础。对于阳光电源而言,将此技术集成到现有DSP或FPGA控制平台的难度可控,且可与我们已有的电网支撑功能(如低电压穿越、频率响应)形成协同优化。
技术挑战主要体现在参数整定的复杂性和计算资源占用的增加。三型系统的高阶特性要求更精细的参数设计以保证全工况稳定性,这需要在实验室和实际电网环境中进行大量测试验证。此外,在成本敏感的户用市场,需评估性能提升与硬件成本增加之间的平衡。
总体而言,该技术为阳光电源在高端单相并网产品的差异化竞争中提供了有力的技术储备,特别适用于对电能质量要求严苛的工商业储能和特殊应用场景。