锁相环PLL闭锁技术之一:单同步锁相环SRF_PLL、双同步坐标锁相环DDSRF_PLL和二阶广义积分锁相环SOGI_PLL的性能优劣比较
电网同步技术里锁相环(PLL)是核心角色,但不同的PLL结构面对电网电压畸变时的表现差异极大。今天咱们就唠唠最常见的三种结构——SRF-PLL、DDSRF-PLL和SOGI-PLL,看看它们到底谁更能打。
SRF-PLL:简单但怕干扰
传统单同步坐标系锁相环结构简单到哭,核心就一个旋转坐标变换:
// 同步旋转坐标系变换 Vd = Vα * cosθ + Vβ * sinθ Vq = -Vα * sinθ + Vβ * cosθ这货在理想电网下跟踪速度飞快,但遇到电压谐波直接歇菜。比如电网里有5%的5次谐波时,锁相输出能抖得亲妈都不认识。实测数据表明,谐波含量超过3%时相位误差直接突破±5度,这时候就得考虑换方案了。
DDSRF-PLL:双倍运算换稳定
双同步坐标系方案直接搞了两个旋转坐标系,专门对付正负序分量:
def decouple_sequence(v_alpha, v_beta): # 正序坐标系 v_dp = v_alpha * cosθ + v_beta * sinθ v_qp = -v_alpha * sinθ + v_beta * cosθ # 负序坐标系 v_dn = v_alpha * cosθ_neg - v_beta * sinθ_neg v_qn = v_alpha * sinθ_neg + v_beta * cosθ_neg return v_dp_filtered, v_qp_filtered实测在10%电压不平衡时相位误差还能控制在±1度以内,代价是运算量直接翻倍。某光伏逆变器项目实测,DSP的CPU占用率从15%飙到28%,硬件成本得掂量着用。
SOGI-PLL:滤波小王子
二阶广义积分方案把带通滤波器玩出花:
// SOGI正交信号生成 void SOGI(float v_in, float w, float k, float *v_alpha, float *v_beta) { static float x1 = 0, x2 = 0; x1 = x1 + (w*k*(v_in - x1) - w*x2)*Ts; x2 = x2 + w*x1*Ts; *v_alpha = x1; *v_beta = x2; }这结构对频率突变响应速度超群,从50Hz跳变到49.5Hz时,200ms内就能重新锁定。但阻尼系数k调不好容易翻车——某风电项目调试时,k值从0.7调到1.2才解决振荡问题。
实战选型指南
- 光伏电站这种谐波大户首选DDSRF,谐波抑制能力值回票价
- 储能变流器要快速响应选SOGI,参数调好能兼顾速度和稳定
- 成本敏感且电网质量好的场景,老伙计SRF依然能战
最后丢个彩蛋:某厂商把三种方案做成了可配置模式,通过在线谐波检测自动切换结构,实测动态THD从3.2%降到1.8%。所以说,没有最好的PLL,只有最合适的应用场景。