三相供电系统电网的跟踪未必要用三相锁相环

Posted 2020-12-27 liwei-chengdu

　　对于三相供电且频率自适应(PFC)的电源来说，对电网相位跟踪是必须的，一般的思路是既然是三相供电当然到三相锁相环，实际上未必。

      通常使用三相锁相环的目的是采用两次dq变换并进行叠加以消除和频谐波而保留差频信号作为相位跟踪PID的误差输入，这样就省去了和频谐波滤波器，这是优点。

      三相锁相环也有缺点：①消除和频谐波有个条件，就是三相的幅值必须相等，否则谐波无法消除；②另外在三相幅值不相等时，dq变换出来的幅值也是波动的，无法作为转换为电网幅值；③采样和dq变换的运算量都会增加，对于运行时间要求严格的场合将变成棘手问题；

     从本质上来说，三相三个量的输入，却只有2个量的输出，对应着过程中丢失了一些信息，所以在三相不等幅时三相锁相环无法逆向出输入正弦波；

     对于三相供电系统来说，实际上只需要知道其中一相的相位和三相的相序信息就足够得到各相的相位了，如果采用单相锁相环，则不管三相幅值是否相等，都可以准确得到电网频率和相位，对于合频谐波的处理，通常有陷波滤波法，FIR滤波法等，其中陷波滤波法存在频率适应性问题，而FIR又需要很多阶才能有陡峭的衰减曲线，但也会增加滤波运算量；实际上运算量最小的是IIR，采用Matlab设计一个3阶的IIR就足够衰减谐波了，另外，设计IIR时不需要通带有多平坦，也不需要matlab中给出的多高的系数精度(小数先采用增加位宽的方式放大，运算后再截取增加的位宽，最终系数都取整数)，从而可以减小运算量。

    关于电网相序的获取方法，则可以采用过0比较，或者再加一相检测；由于相序结果为0或为1，精度很低，因而输入的量的精度可以同样不用那么高。实际上三相锁相环算法也得不到相序。

    电网幅值的获取可以采用平均值乘以系数得到有效值或者根据瞬时值进行平方后相加在一个周期内取和再开放的真有效值算法获得。

    个人感觉三相锁相环的主要作用就是复杂，从而可以发文章，实际使用时还是需要怎么简单怎么适应性好怎么来。