新型SPLL在蓄电池充放电装置中的应用研究

摘  要： 叙述了双同步旋转坐标变换原理，提出了一种基于此变换的新型锁相环(SPLL)设计方法，阐述了新型SPLL在蓄电池充放电装置中的具体应用方案，该方案能够在电网电压发生畸变及不平衡条件下利用双同步旋转坐标变换快速、准确地锁定电网电压相位。根据该应用方案建立的装置控制策略将大大提高基于可逆PWM整流器的蓄电池充放电装置的充放电性能和效率。仿真结果验证了方案的可行性和有效性。
关键词： 双同步坐标；锁相环；蓄电池
       蓄电池作为工业领域中广泛应用的储能电源，在生产过程中需要对其进行充放电测试。而蓄电池充放电装置的性能直接影响着蓄电池的技术状态、使用寿命以及对电网的污染程度。这就要求在出现一定程度的电网故障时，蓄电池充放电装置能够准确获取电网同步信息，保持良好的充放电效果。
     现阶段电网同步信息的捕获仍较多采用过零比较器，虽然该方法在工程上容易实现，但锁相速度和精度十分有限[1-2]。将基于单同步旋转坐标变换的锁相环(SPLL)技术应用在蓄电池充放电装置中，可以有效提高锁相的速度和精度，但装置控制系统在锁相过程中仍然无法使动态响应速度与稳态精度达到最佳平衡点。
     本文将基于双同步旋转坐标变换的新型SPLL应用在基于可逆PWM整流器的蓄电池充放电装置中，可实现装置控制过程中利用双同步旋转坐标变换检测角频率和相位信息。当出现三相电网电压畸变以及电网电压不平衡状况时，装置控制系统能够快速、准确地锁定电网电压相位，实现dq旋转坐标系与电网电压合成矢量的同步，即控制系统具备收敛速度快、相位估计精度高、抗干扰能力强等特性；同时，通过合理设计新型SPLL中PI控制器参数，使其对电网电压的零负序分量、谐波、直流偏移也有较好的抑制能力，达到较为理想的动静态特性。基于新型SPLL和蓄电池充放电特性所建立的装置控制策略将充分提高蓄电池充放电装置的充放电性能和效率，满足绿色环保和节能减排要求[3]，具有重大的理论价值和现实意义。