基于级联广义积分器（CGI）的谐波信号提取MATLAB仿真

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此方法可用于信号检测、虚拟阻抗合成、锁相环等方面。

在现有的信号提取方法中，众多学者采用了SOGI法、LPF法以及正交信号发生器等方法。当输入信号中不存在直流分量，只有谐波分量时，均能体现出良好的信号提取效果。而当输入信号中含有直流分量时，提取效果将会变差。为了提取到更好的谐波，此处采用SOGI 与TOGI 级联构成的混合广义积分器来构建谐波解耦网络进行谐波电流提取，其控制框图如图所示

SOGI /TOGI的结构框图如图所示：

对应的输出信号与输出信号的传递函数可表示为：

H1(S)可视为一个由k决定带宽的带通滤波器， k 越小带通选择性越好；H2(S)可视为一个低通滤波器；H2(S)可视为一个陷波器.

假设输入信号为一个正弦偏置信号：

则 TOGI 的输出可表示为：

V1 (t)与输入信号保持相同的幅值和相位关系； V2 (t)含直流分量和与输入信号同幅且相位滞后90°的交流分量； V3 (t)仅含直流分量。为了消除输入信号中的直流分量与噪声，可使V 2(t)与 V 3(t)作差，产生正交的交流输出信号，重构为TOGI-QSG，其输出可表示为式：

可知，当输入角频率为基波角频率的整数倍时，即使信号中含有直流分量或者信号畸变的情况下，也能提取出对应的谐波信号。

经上述分析，TOGI-OSG具有谐波抑制能力，但是当输入信号较为复杂时，同时受系数k 的影响，谐波提取效果便很不理想。因此，为了取得更理想的谐波分离效果，本文在TOGI-OSG的基础上再级联一个SOGI环节，将不含直流分量的信号 Vq (t)作为SOGI的输入，便能提高谐波分离质量，输出表示为：

仿真模型主体：

三相信号源：

仿真结果：

5次谐波信号提取效果：

7次谐波信号提取效果：

可见，采用CGI可以提高谐波信号的提取精度。完美运行！！！

参考文献：

多能互补微电网中的虚拟同步发电机（VSG）控制研究-石荣亮