34 袁志昌等：改善动态相位跟踪和不平衡电压检测性能的改进软锁相环算法

正序电压/kV

Vol. 34 No. 1

锁相环的响应时间约为3 ms，DSC正负序分离模块对于突然产生的负序分量的检测需要约5 ms的时间，2部分时间相加约为8 ms。而在传统软锁相环中，正负序分离和软锁相是同时进行的，锁相的动态过程有可能影响正负序分离性能，在输入电压不平衡时，其正负序分离需要约30ms的时间，这远不及改进后的软锁相环的响应速度快。

7628 20

0.18239 50.18

0.228

q轴电压 0.276

t/s

d轴电压

0.324 0.372 0.420

负序电压/kV

d轴电压

q轴电压 0.276

t/s

0.324 0.372 0.420

0.228

负序电压相位/(°) 正序电压相位/(°)

4 仿真结果

图6是改进后的软锁相环应用于STATCOM的仿真结果。在t =0.99 s时系统电压的相位出现180°的扰动，改进后的软锁相环将很快检测到这一变化，输出的校正相位在2 ms内从原来的160°跃升至340°，估计相位快速地跟踪上了实际相位，避免了STATCOM的过流。在最严重的相位扰动(180º)情况下，改进后的软锁相环能实现快速跟踪扰动、准确校正相位的功能，在其它相位扰动情况下也能获得同样的控制效果，在此不再赘述。

图7是改进后的软锁相环检测不平衡电压的仿

32016000.20032016000.200

0.208

实际相位 0.216

0.208

实际相位 0.216

t/s

估计相位

0.224 0.232 0.240

估计相位

0.224 0.232 0.240t/s

图7 改进后软锁相环用于不平衡电压的检测仿真结果 Fig. 7 Simulation results of the modified soft phase lock

loop under unbalanced voltage

正序电压/kV

100

d轴电压

200.18040

0.236

q轴电压

0.348 0.404 0.460t/s

q轴电压

d轴电压

实际相位

20t/s

t =0.2s时，系统电压含有30%的负序分量；真结果。

t =0.4 s时，负序分量消除。从仿真结果可以看出，正负序电压分离只需约10ms的时间，相位估计也需约10ms的时间。若采用图1的软锁相环将不能获得如此优越的动态性能。图8是相同仿真条件下传统软锁相环的仿真结果，由于锁相环节和正负序分离环节之间互相影响，使得正负序分离的速度大大降低，总体响应时间约为30 ms，期间还可观察到有振荡现象。

0.292

负序电压/kV

图8 传统软锁相环用于不平衡电压检测的仿真结果

Fig. 8 Simulation results of the soft phase lock loop

under unbalanced voltage

传统软锁相环在动态相位跟踪及不平衡电压检测方面的性能有了显著改善。

系统电压/kV

通过以上仿真结果可知，改进后的软锁相环比

200 200

0.965 0 0.8 0.8

0.965 0 400 0

0.965 0

Uab 0.974 6 ab 0.974 6

bc0.984 2

0.993 8 t/s

caca1.003

1.013

5 结语

软锁相环是一种适用于电压畸变场合的快速相位检测方法，本文通过转移滤波功能和减少前向积分2方面措施改进了软锁相环，改善了其动态相

校正相位/(°) 系统电压相位/(°)输出电流/kA

Ic0.984 2

0.993 8

t/s

1.003

1.013

位跟踪及不平衡电压检测的性能，适用于静止无功补偿以及有源滤波等场合。本文算法虽然通过了仿真实验的验证，但同时有待于在实践中进一步检验。

0.974 6

0.984 2

0.993 8

t/s

1.003

1.013

参考文献

[1] 武守远，周孝信，赵贺，等．电力系统新技术——灵活交流输电

系统的发展及研究[J]．电网技术，1996，20(5)：1-3．

Wu Shouyuan，Zhou Xiaoxin，Zhao He，et al．New technology in

375 150

t/s

图6 改进后软锁相环在相位扰动时的控制仿真结果 Fig. 6 Simulation results of the modified soft phase lock

loop with phase disturbed

power system-development and study of flexible AC transmission systems[J]．Power System Technology，1996，20(5)：1-3(in Chinese)． [2] 刘文华，宋强，滕乐天，等．基于链式逆变器的50 MVA静止同

步补偿器的直流电压平衡控制[J]．中国电机工程学报，2004，24(4)：