一種參數(shù)自適應(yīng)增強(qiáng)型單相鎖相環(huán)的研究與應(yīng)用

陳 欣，胡景瑜，彭 赟，付 剛

（中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司，湖南 株洲 412001）

0 引言

在惡劣電網(wǎng)環(huán)境條件下，快速準(zhǔn)確地獲取網(wǎng)壓的相位/頻率信息是電力電子裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行的前提，也是實(shí)現(xiàn)變流器高性能控制的基本要求，其中高性能鎖相環(huán)(phase-locked loop，PLL)技術(shù)起著至關(guān)重要的作用。鎖相環(huán)的動(dòng)穩(wěn)態(tài)性能、對(duì)異常電網(wǎng)環(huán)境的適應(yīng)性能及針對(duì)諧波污染的應(yīng)對(duì)性能是衡量鎖相技術(shù)性能優(yōu)劣的主要指標(biāo)[1-5]。目前，鐵路牽引負(fù)荷具有功率大、隨機(jī)波動(dòng)性、非線性等特征并存在弓網(wǎng)離線現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致電網(wǎng)電壓的頻率/相位突變、電壓幅值跌落和諧波污染等問題。面對(duì)這類惡劣的網(wǎng)壓工況，需要四象限變流器能夠正常運(yùn)行或快速檢測(cè)出網(wǎng)壓異常并進(jìn)行相應(yīng)保護(hù)。另外，在鐵路供電系統(tǒng)中，電子開關(guān)地面自動(dòng)過分相裝置可實(shí)現(xiàn)20 ms換相；為配合過分相裝置工作，四象限變流器重新啟動(dòng)時(shí)間要求更短。這些對(duì)四象限控制中鎖相技術(shù)的適應(yīng)性及響應(yīng)速度提出了更高的要求。

在單相鎖相研究和應(yīng)用中，文獻(xiàn)[6]介紹了一種基于乘法鑒相器的PLL，其原理簡單且易于實(shí)現(xiàn)，但濾波器會(huì)造成系統(tǒng)帶寬受限，從而影響鎖相效果。類似于三相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下的PLL，文獻(xiàn)[7]基于無延時(shí)生成虛擬正交信號(hào)的技術(shù)，提出了一種對(duì)輸入信號(hào)移相 90°生成正交虛擬信號(hào)的方法，其簡單易行，但動(dòng)態(tài)響應(yīng)太慢，無法適應(yīng)工況復(fù)雜的牽引供電網(wǎng)；文獻(xiàn)[8]提出了一種基于微分法構(gòu)造虛擬兩相的單相PLL，但在電網(wǎng)存在諧波污染時(shí)效果不佳。相關(guān)學(xué)者還提出了反派克變換 PLL[9]、查正弦表動(dòng)態(tài)生成正交分量[10]、自適應(yīng)陷波濾波器PLL[11]以及二階通用積分器PLL[12]等方法，但當(dāng)電網(wǎng)頻率變化時(shí)，上述方法均無法保證準(zhǔn)確的相移。此外，基于瞬時(shí)無功理論的軟件鎖相環(huán)由于結(jié)構(gòu)簡單、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快而被廣泛地應(yīng)用，其通過迭代的方法消除鎖相相位與輸入相位的電壓差來實(shí)現(xiàn)鎖相，但算法本身存在較大延時(shí)[13]，鎖相動(dòng)態(tài)性能不佳。

為滿足實(shí)際工程需要，應(yīng)對(duì)復(fù)雜網(wǎng)壓環(huán)境，四象限控制需要一種既簡單易實(shí)現(xiàn)又能保證在非理想的惡劣電網(wǎng)環(huán)境下可有效跟蹤基波信號(hào)、具有良好動(dòng)靜態(tài)跟蹤性能的鎖相方法。因此，本文提出采用增強(qiáng)型鎖相環(huán)(enhance phase-locked loop，EPLL)來捕獲網(wǎng)壓相位/頻率的方法，但由于該方法自身結(jié)構(gòu)原因，其頻率與相位之間存在耦合的關(guān)系。為此，本文引用自適應(yīng)控制策略，提出一種參數(shù)自適應(yīng)增強(qiáng)型鎖相環(huán)（parameter-adaptive EPLL, PA-EPLL），使增益系數(shù)自適應(yīng)變化，削弱了相位對(duì)頻率的影響，可以在相位發(fā)生突變時(shí)瞬時(shí)響應(yīng)并抑制相位對(duì)頻率的影響，從而提高鎖相的動(dòng)態(tài)性能。

1 乘法鑒相鎖相環(huán)

1.1 傳統(tǒng)鎖相環(huán)

傳統(tǒng)鎖相環(huán)一般是由鑒相器（PD）、環(huán)路濾波器（LPF）和壓控振蕩器（VCO）3部分組成，控制結(jié)構(gòu)如圖1所示。由圖可知，傳統(tǒng)鎖相環(huán)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，其可使輸出信號(hào)的頻率跟蹤輸入信號(hào)的頻率，當(dāng)兩者的頻率達(dá)到一致時(shí)，兩者相位差值保持恒定。

圖1 傳統(tǒng)鎖相環(huán)控制結(jié)構(gòu)Fig.1 Control structure diagram of traditional PLL

當(dāng)鑒相器采用乘法器時(shí)，構(gòu)成基于乘法鑒相器的閉環(huán)鎖相環(huán)。鑒相器主要是將被檢測(cè)信號(hào)及其反饋信號(hào)的相位差值轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；而環(huán)路濾波器為一個(gè)低通濾波器，用于濾除乘法鑒相器輸出中夾雜的高頻分量和干擾信號(hào)，從而產(chǎn)生壓控振蕩器的輸入信號(hào)；壓控振蕩器的作用是完成信號(hào)的電壓和頻率轉(zhuǎn)換。

不考慮電網(wǎng)輸入信號(hào)的諧波，乘法鑒相器的輸出如式(1)所示，式(2)和式(3)分別為鎖相環(huán)的輸入和輸出。乘法鑒相器的輸出由差頻及和頻兩部分組成，其中和頻部分是含兩倍輸入信號(hào)頻率的紋波，其會(huì)影響鎖相環(huán)輸出精度。帶有低通濾波特性的環(huán)路濾波器可濾除鑒相器輸出的高頻分量，保留低頻相位差信號(hào)，即可濾除兩倍頻的紋波。該低通濾波器由于具有幅值衰減和相位延遲的特點(diǎn)，會(huì)影響鎖相環(huán)的動(dòng)態(tài)性能。

式中：vo——鎖相環(huán)輸出信號(hào)；vi——電網(wǎng)輸入信號(hào)；Vo,θo,ωo——輸出信號(hào)的幅值、相位和頻率；Vi,θi,ωi——電網(wǎng)輸入信號(hào)的幅值、相位和頻率；Kd——鑒相器的系數(shù)。

1.2 增強(qiáng)型鎖相環(huán)

實(shí)際牽引供電網(wǎng)其正弦網(wǎng)壓信號(hào)并不理想，存在大量電網(wǎng)諧波，并且還會(huì)出現(xiàn)頻率波動(dòng)、電壓跌落以及相位突變等惡劣工況。四象限變流器運(yùn)行一般要求功率因數(shù)近似為1（或者-1）且變壓器一次側(cè)諧波含量少，提供準(zhǔn)確的網(wǎng)壓相位信息是實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行要求的前提。因此，鎖相環(huán)需要具備能夠適應(yīng)含大量諧波且可能發(fā)生各種突變情況的網(wǎng)壓、同時(shí)能快速而準(zhǔn)確地提供網(wǎng)壓相位和頻率信息的能力。而傳統(tǒng)鎖相環(huán)的輸出是一個(gè)相位信號(hào)，對(duì)鑒相環(huán)節(jié)產(chǎn)生的高頻分量只能抑制，無法完全消除，因此環(huán)路濾波器的輸出信號(hào)中總會(huì)存在高頻分量。這部分高頻分量信號(hào)會(huì)以紋波的形式存在于鎖相環(huán)鏈路中，影響鎖相環(huán)的控制性能與精度。

針對(duì)傳統(tǒng)鎖相環(huán)的缺點(diǎn)，本文提出了一種具備網(wǎng)壓幅值捕獲能力的單相增強(qiáng)型鎖相環(huán)，其在傳統(tǒng)鎖相環(huán)的基礎(chǔ)之上增加了一個(gè)幅值跟蹤控制環(huán)節(jié)，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 增強(qiáng)型鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)框圖Fig.2 Structure diagram of EPLL

由圖2可知，增強(qiáng)型鎖相環(huán)與傳統(tǒng)鎖相環(huán)相同之處在于都具有環(huán)路濾波器LPF與壓控振蕩器VCO；不同之處在于LPF的輸入，增強(qiáng)型鎖相環(huán)通過閉環(huán)獲取輸入信號(hào)與輸出信號(hào)的差值，并將誤差信號(hào)e(t)與閉環(huán)輸出信號(hào)θo的余弦量相乘后得到LPF的輸入。另外增強(qiáng)型鎖相環(huán)增加了對(duì)輸入信號(hào)幅值的獲取功能，通過輸入與輸出的差值和輸出的正弦量相乘后再經(jīng)過積分器，完成對(duì)輸入信號(hào)幅值的跟隨，最終完成對(duì)頻率、相位和幅值的鎖定，實(shí)現(xiàn)鎖相。當(dāng)該鎖相環(huán)的輸出信號(hào)vo能夠完全跟隨輸入信號(hào)vi時(shí)，輸入、輸出信號(hào)的幅值、相位、頻率是一致的。

在不考慮輸入信號(hào)存在諧波情況下，式(4)為環(huán)路濾波器輸入，其由兩部分組成。與傳統(tǒng)乘法鑒相器的閉環(huán)鎖相環(huán)不同，其和頻部分在Vo和θo跟蹤到目標(biāo)量后會(huì)被消除。因此系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)時(shí)，環(huán)路濾波器的輸入不存在和頻部分；在考慮高頻分量和干擾信號(hào)的影響時(shí)，兩倍頻的紋波影響是不存在的，故相比傳統(tǒng)鎖相環(huán)，提高了鎖相環(huán)整體動(dòng)態(tài)性能與輸出精度。

式中：e(t)——輸入與輸出的誤差信號(hào)。

圖3示出兩種鎖相環(huán)在對(duì)輸入頻率為50 Hz信號(hào)進(jìn)行鎖相時(shí)所捕獲的頻率波形。由圖可知，傳統(tǒng)鎖相環(huán)（虛線）的頻率是含有兩倍網(wǎng)壓頻率的脈動(dòng)，頻率在49.96～50.04 Hz范圍內(nèi)波動(dòng)；而EPLL（實(shí)線）的頻率維持在50 Hz，與理論分析結(jié)果一致。

圖3 鎖相環(huán)頻率輸出Fig.3 Frequency output of PLL

圖4示出EPLL在對(duì)幅值變化的電壓輸入信號(hào)進(jìn)行鎖相時(shí)所捕獲的幅值Vo波形。可以看出，網(wǎng)壓逐漸增大，EPLL捕獲的Vo也會(huì)跟隨電壓幅值變化，表明EPLL具有良好跟隨輸入信號(hào)幅值（或有效值）的能力，可實(shí)時(shí)反應(yīng)輸入信號(hào)真實(shí)幅度變化情況。

圖4 EPLL幅值輸出Fig.4 Amplitude output of EPLL

與傳統(tǒng)鎖相環(huán)一樣，單相增強(qiáng)型鎖相環(huán)能夠抑制輸入信號(hào)中所含有的諧波成分，并且在輸入信號(hào)發(fā)生畸變的動(dòng)態(tài)情況下仍然能準(zhǔn)確快速地檢測(cè)出輸入信號(hào)的相位、頻率和幅值。此部分功能將在仿真與實(shí)驗(yàn)部分做進(jìn)一步分析與討論。

2 自適應(yīng)增強(qiáng)型鎖相環(huán)

目前，鐵路牽引供電網(wǎng)網(wǎng)壓異常工況呈現(xiàn)多樣化趨勢(shì)，如果能快速精確識(shí)別，一方面，可在允許網(wǎng)壓畸變范圍或短時(shí)網(wǎng)壓畸變時(shí)維持四象限變流器運(yùn)行；另一方面，可借此迅速判斷出網(wǎng)壓異常并做出相應(yīng)保護(hù)，因此高性能的鎖相環(huán)對(duì)四象限控制至關(guān)重要。

除網(wǎng)壓本身發(fā)生相位突變外，網(wǎng)壓畸變一般也會(huì)伴隨相位發(fā)生改變，即相位瞬間突變，可以說相位突變是鎖相環(huán)必須面對(duì)的一種常見的異常網(wǎng)壓工況。此外，車載主斷路器閉合時(shí)進(jìn)行重新鎖相，網(wǎng)壓信號(hào)的初始相位是未知的，也可稱之為一種相位突變。

在圖2中，增益系數(shù)K2和K3控制相位/頻率環(huán)，其中K2直接控制相位/頻率環(huán)的帶寬?？焖俚姆磻?yīng)需要寬帶寬，即K2取值要大，但這將使頻率和相位耦合程度更高。當(dāng)相位跳變時(shí)，這種耦合特性將影響頻率的變化，不僅不利于在相位發(fā)生突變時(shí)追蹤頻率，還會(huì)降低鎖相精度。圖5是相位突變時(shí)頻率瞬時(shí)變化情況。由圖可知，當(dāng)網(wǎng)壓相位突變，頻率擾動(dòng)的峰值可達(dá)到59 Hz，需要2～3個(gè)網(wǎng)壓周期才能重新恢復(fù)到正常的頻率（50 Hz）。

為克服耦合特性帶來的不良影響，改善在相位跳變時(shí)對(duì)頻率的波動(dòng)影響或網(wǎng)壓相位未知對(duì)鎖相速度的影響，進(jìn)一步提高鎖相的動(dòng)態(tài)性能，本文提出一種自適應(yīng)增強(qiáng)型鎖相環(huán)（PA-EPLL），其針對(duì)K2進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，使之具有自適應(yīng)變化的特點(diǎn)，可隨相位偏移而相應(yīng)變化。即面對(duì)相位突變時(shí)，通過減小K2值來削弱相位變化對(duì)系統(tǒng)的影響。相位的突變不可預(yù)知，由于誤差信號(hào)e(t)、頻率增量Δω均可真實(shí)反映相位變化（即相位跳變?cè)酱髣t頻率增量Δω就越大、誤差信號(hào)e(t)也越大），因此可用含有e(t)的新系數(shù)替換K2，如式(5)所示。改進(jìn)后的自適應(yīng)增強(qiáng)型鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)如圖6所示。

圖6 自適應(yīng)EPLL結(jié)構(gòu)框圖Fig.6 Structure diagram of adaptive EPLL

式(5)中，λ為0～1的正實(shí)數(shù)，是K′2系數(shù)的權(quán)重值。該值大小可以代表e(t)或者Δω對(duì)K′2影響程度，數(shù)值越大，影響越大。

結(jié)合圖6與式(5)可知，當(dāng)誤差系數(shù)e(t)增大時(shí)，增益將減??；當(dāng)誤差系數(shù)e(t)減小時(shí)，增益將趨近于K2。隨相位變化而變化，在相位跳變的瞬間抑制了頻率的變化。

3 仿真分析

為了驗(yàn)證本文所提出的基于參數(shù)自適應(yīng)型增強(qiáng)型鎖相環(huán)的正確性與可行性，利用Matlab分別搭建了傳統(tǒng)鎖相環(huán)（PLL）、增強(qiáng)型鎖相環(huán)(EPLL)和參數(shù)自適應(yīng)型鎖相環(huán)(PA-EPLL)的仿真模型，將現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際網(wǎng)壓數(shù)據(jù)作為鎖相輸入導(dǎo)入仿真模型，驗(yàn)證各種鎖相方法在電網(wǎng)相位發(fā)生突變時(shí)追蹤頻率的精度和過渡時(shí)間。

3.1 理想網(wǎng)壓下的仿真實(shí)驗(yàn)

理想網(wǎng)壓條件下進(jìn)行如下仿真實(shí)驗(yàn)：（1）傳統(tǒng)PLL與EPLL鎖相對(duì)比；（2）網(wǎng)壓相位突變時(shí)EPLL與PA-EPLL鎖相對(duì)比實(shí)驗(yàn)。仿真條件如下：電網(wǎng)電壓25 kV，基波頻率50 Hz，器件的開關(guān)頻率450 Hz。

圖7、圖8和圖9分別是在理想電網(wǎng)電壓且初始相位為0°與30°，傳統(tǒng)PLL與EPLL兩者的正弦信號(hào)與網(wǎng)壓同步信號(hào)的仿真波形。一旦正弦信號(hào)與網(wǎng)壓同步信號(hào)的相位重疊，即可認(rèn)為鎖相成功。從圖7可知，EPLL正弦信號(hào)經(jīng)過1個(gè)網(wǎng)壓周期便與網(wǎng)壓同步信號(hào)重疊，即鎖相成功；PLL則需要經(jīng)過2個(gè)周期才能鎖相成功。

圖8中，EPLL經(jīng)過2個(gè)網(wǎng)壓周期便與網(wǎng)壓同步信號(hào)重疊，而PLL則需要9個(gè)網(wǎng)壓周期時(shí)間才能鎖相成功（圖9）。從圖9可以看出，EPLL成功鎖相后，PLL還需要經(jīng)歷7個(gè)網(wǎng)壓周期才能鎖定網(wǎng)壓同步信號(hào)。

圖7 初始相位0°鎖相波形Fig.7 Phase-locked waveforms as initial phase is 0°

圖8 初始相位30°鎖相波形Fig.8 Phase-locked waveforms as initial phase is 30°

圖9 鎖相成功的局部波形Fig.9 Local waveforms of successful phase locking

從上述仿真實(shí)驗(yàn)可知，仿真結(jié)果與理論分析結(jié)果相一致：一方面EPLL鎖相動(dòng)態(tài)性能優(yōu)于PLL的，特別是在初始相位不為0°時(shí)；另一方面，初始相位或者說網(wǎng)壓的相位會(huì)影響鎖相的速度。

圖10示出在理想網(wǎng)壓工況下，相位發(fā)生突變（30°）時(shí)，EPLL與PA-EPLL兩者的頻率瞬時(shí)變化仿真波形?？梢钥闯?，在發(fā)生相位突變30°時(shí)，EPLL需要6個(gè)網(wǎng)壓周期頻率才能穩(wěn)定在50 Hz，且在此過程中頻率存在波動(dòng)，峰值達(dá)到了57 Hz；而PAEPLL在2個(gè)網(wǎng)壓周期內(nèi)頻率就可以穩(wěn)定在50 Hz，響應(yīng)速度更快且頻率波動(dòng)的峰值（56 Hz）低些。

圖10 相位突變時(shí)頻率瞬時(shí)變化Fig.10 Instantaneous change of frequency when phase changes

圖11示出EPLL與PA-EPLL兩者在網(wǎng)壓啟動(dòng)時(shí)刻（初始相位為0°）鎖相動(dòng)態(tài)性能的仿真情況。由圖可知，在網(wǎng)壓啟動(dòng)時(shí)，PA-EPLL的頻率控制方面優(yōu)于EPLL的：PA-EPLL頻率波動(dòng)范圍在47～55.1 Hz，EPLL頻率波動(dòng)范圍在46～56.1 Hz，針對(duì)工頻50 Hz，PA-EPLL比EPLL頻率波動(dòng)范圍更小。

圖11 網(wǎng)壓啟動(dòng)時(shí)頻率變化Fig.11 Frequency changes when the grid voltage starts

綜上可知，在輸入信號(hào)發(fā)生相位躍變時(shí)，PAEPLL頻率跟蹤準(zhǔn)確度高于EPLL的，同時(shí)輸出信號(hào)能夠更快地重新追蹤到輸入信號(hào)，頻率過渡時(shí)間更短。總之，在電網(wǎng)相位發(fā)生躍變和網(wǎng)壓以未知相位啟動(dòng)時(shí)，PA-EPLL追蹤頻率更加準(zhǔn)確，過渡時(shí)間大大縮短，動(dòng)態(tài)性能更佳。

3.2 實(shí)際網(wǎng)壓下的仿真實(shí)驗(yàn)

在采用理想網(wǎng)壓進(jìn)行Matlab軟件仿真驗(yàn)證的基礎(chǔ)上，基于牽引網(wǎng)真實(shí)網(wǎng)壓數(shù)據(jù)，進(jìn)一步驗(yàn)證PAEPLL的在工程應(yīng)用中的有效性與可行性。

圖12示出網(wǎng)壓起始時(shí)，PA-EPLL與傳統(tǒng)PLL鎖相情況。由圖可知，PA-EPLL經(jīng)過4個(gè)網(wǎng)壓基波周期便可鎖定網(wǎng)壓，而PLL需要10個(gè)網(wǎng)壓基波周期才能鎖定。

圖12 網(wǎng)壓起始鎖相情況Fig.12 Initial phase lock state of grid voltage

實(shí)際牽引供電網(wǎng)的電壓不是理想的正弦信號(hào)，可能會(huì)出現(xiàn)頻率波動(dòng)情況。圖13是網(wǎng)壓發(fā)生頻率波動(dòng)（從50 Hz突變成52.5 Hz）時(shí)鎖相的仿真實(shí)驗(yàn)波形。可以看出，PA-EPLL在頻率波動(dòng)后經(jīng)過3個(gè)網(wǎng)壓基波周期鎖相成功，而PLL需要經(jīng)過8～9個(gè)網(wǎng)壓基波周期才能鎖住網(wǎng)壓信號(hào)。

圖13 網(wǎng)壓頻率波動(dòng)鎖相情況Fig.13 Phase lock state of grid voltage frequency fluctuation

圖14中的兩類網(wǎng)壓都反映了實(shí)際牽引供電網(wǎng)真實(shí)網(wǎng)壓情況，圖14（a）中網(wǎng)壓工況1是電壓突然發(fā)生嚴(yán)重畸變同時(shí)伴隨網(wǎng)壓幅值跌落；圖14（b）中網(wǎng)壓工況2是網(wǎng)壓諧波含量豐富，并且出現(xiàn)網(wǎng)壓幅值抬升。此處兩類實(shí)際網(wǎng)壓工況是用來對(duì)比PA-EPLL與PLL實(shí)際網(wǎng)壓鎖相情況。

由圖14（a）可知，PA-EPLL經(jīng)過5個(gè)網(wǎng)壓周期，便可完全跟蹤網(wǎng)壓信號(hào)的基波成分，避免了諧波信號(hào)的干擾；而PLL鎖相受網(wǎng)壓畸變影響（頻率與相位均有改變），無法快速鎖定網(wǎng)壓。圖14（b）中，PA-EPLL可快速鎖住網(wǎng)壓的頻率與相位，不受網(wǎng)壓畸變的影響。由圖14可知，對(duì)于不同程度的網(wǎng)壓畸變工況，PA-EPLL都有較強(qiáng)的抗干擾能力。

圖14 網(wǎng)壓畸變鎖相情況Fig.14 Phase lock states in the condition of network pressure distortion

3.3 仿真對(duì)比分析

無論在理想網(wǎng)壓還是非理想電網(wǎng)環(huán)境下(諧波污染、相位突變、頻率突變等)，PA-EPLL都具有優(yōu)于EPLL的良好動(dòng)態(tài)跟蹤性能，為變流器實(shí)時(shí)控制提供了準(zhǔn)確的網(wǎng)壓信息，有利于提高變流器的輸出功率因數(shù)，同時(shí)使輸出電流波形畸變減小。

此外，PA-EPLL可提供網(wǎng)壓的幅值或者有效值，如圖15所示。采用通常的濾波方法雖能獲取網(wǎng)壓有效值，但是濾波會(huì)造成一定的延時(shí)，無法及時(shí)反映網(wǎng)壓實(shí)時(shí)情況，而PA-EPLL捕獲的網(wǎng)壓有效值可實(shí)時(shí)反映網(wǎng)壓真實(shí)情況，具有良好的動(dòng)態(tài)性能。

圖15 PA-EPLL捕獲的網(wǎng)壓幅值Fig.15 Voltage amplitude of power network with PA-EPLL

4 結(jié)語

快速準(zhǔn)確地獲取同步相位是電網(wǎng)環(huán)境惡劣條件下機(jī)車/動(dòng)車四象限變流器穩(wěn)定運(yùn)行的基本要求。由于環(huán)路濾波器具有低通濾波特性，基于低通濾波器的閉環(huán)鎖相方法無法在電網(wǎng)環(huán)境惡劣條件下快速準(zhǔn)確地對(duì)網(wǎng)壓鎖相。本文針對(duì)該問題提出了一種參數(shù)自適應(yīng)增強(qiáng)型鎖相環(huán)的方法，首先分析了傳統(tǒng)閉環(huán)鎖相方法動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度的不足，在一種能夠快速提取網(wǎng)壓信息的增強(qiáng)型鎖相環(huán)(EPLL)方法基礎(chǔ)上，引用自適應(yīng)控制策略，使增益系數(shù)具有自適應(yīng)變化的特點(diǎn)，即在相位發(fā)生突變時(shí)能瞬時(shí)反應(yīng)并抑制相位參數(shù)變化對(duì)于頻率的影響，進(jìn)一步提高鎖相的動(dòng)態(tài)性能。該參數(shù)自適應(yīng)型增強(qiáng)型鎖相環(huán)（PA-EPLL）能夠克服傳統(tǒng)EPLL參數(shù)的耦合特性帶來的不良影響，在相位發(fā)生跳變時(shí)可抑制頻率的波動(dòng)，進(jìn)一步提升鎖相的動(dòng)態(tài)跟蹤性能與抗干擾性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文提出的自適應(yīng)增強(qiáng)型鎖相環(huán)能夠?qū)崿F(xiàn)快速準(zhǔn)確地捕獲電網(wǎng)電壓同步相位、頻率與幅值，在網(wǎng)壓發(fā)生畸變時(shí)也具有良好動(dòng)態(tài)性能。

盡管PA-EPLL能夠?qū)崿F(xiàn)快速準(zhǔn)確地捕獲電網(wǎng)電壓，但是相較于PLL，PA-EPLL捕獲的電網(wǎng)頻率在穩(wěn)態(tài)時(shí)尚不夠平滑，存在一定的波動(dòng)。后續(xù)將研究分析到這部分波動(dòng)產(chǎn)生的原因并找出解決方法。