微电网逆变器锁相环的设计及实现

正序分量提取需要两路正交信号，目前，常采用二阶广义积分(SecondOrderGeneralizedIntegrator，SOGI)算法来构造2路正交信号。并网运行时，图中控制开关DF为0，分别对Clark变换的两路输出信号进行二阶广义积分，从而分别得到其对应的正交信号，再经过后面的PSC代数运算便可提取出电网电压的正序分量;孤岛运行时DF为1，幅值控制器输出Camp为系统自振荡提供初始条件，使得孤岛模式下锁相环仍然能够工作。此外，并网运行时，当电网频率发生变化时，为了实现对输入信号相位实时跟踪，需要对谐振频率0ω进行自适应控制，实时更新0ω值，该功能由锁频环来实现。

3.2锁频环(FLL)

图4给出了锁频环的结构框图。

3.3幅值控制器

系统在孤岛模式下运行时，要想锁相环能够自振荡，必须给其一个初始的振荡条件，且为了使提取的正序信号幅值与逆变器输出电压幅值一致，必须要跟踪孤岛模式下逆变器输出电压基准值，为此本文给出的锁相环系统中增加一个幅值控制器，如图5所示。

并网模式下，幅值控制器不起作用;在孤岛模式下，基准电压与正序信号幅值的差值经过比例控制器回馈给二阶广义积分器，从而构成负反馈，使得正交信号跟踪逆变器输出电压幅值。

4.实验结果及分析

为了验证本文给出的微网用锁相环的可行性与性能，基于F28335搭建实验平台。实验参数：开关器件选用SPMIGBT模块，输入电压280VDC，输出电压110VAC，开关频率18kHz，滤波电感和电容分别为3mH和10μF。图6所示为公共连接点(PCC)处三相电压及锁相角波形。

当DF为0时，提取电网电压正序分量;当DF为1，由幅值控制器跟踪逆变器输出电压基准，获得逆变器输出电压正序分量。从实验结果可得，切换过程中正序分量能平滑过渡。

图8给出了并网和孤岛模式下，锁相角输出波形。

从实验结果可以看出，在动态切换过程中，锁相角基本无波动，所以可以实现微网由并网到孤岛模式的平滑无缝切换。

5、结论

针对传统锁相环用于微网系统中存在诸多不足，本文给出一种适用于微网系统的锁相环方法，对其性能和各模块进行分析，并给出相应的数字实现方法;最终，基于F28335搭建实验平台进行实验验证，并得出如下结论：

(1)系统锁频环能够实时跟踪电网角频率的变化;

(2)幅值控制器能够使得正序分量在孤岛模式下

跟踪逆变器输出电压基准;