PLL (Phase-Locked Loop) structures for single phase and three phase systems with a high rejection capacity to sub and interharmonic

In applications related to power converters, such as inverters, rectifiers and the use of active filters, the synchronization method represent a very important element in the performance of the control strategy of this equipment. The estimated values of the synchronism angle, frequency and amplitude determined by the synchronization algorithms present, facing strongly distorted signals with the presence of sub and interharmonics, high errors. This study presents two algorithms: one applied on single-phase electrical systems and one applied on three-phase electrical systems, with high immunity to interharmonics and subharmonics. First are presented the main synchronization systems that are used in the electrical power systems. In addition, will be presented the main causes and consequences of the presence of subharmonics and interharmnics in the system, as well as the mathematical modeling of the two algorithms with high rejection to these disturbances. Will be presented the simulation and the experimental results of the proposed algorithms and the comparison between these synchronization methods with particular methods present in the literature. As a result of the study, it can be seen that the proposed structures present a higher response time, but the error of the estimated signal with respect the fundamental component of the input signal is lower when compared to structures such as EPLL and structures based on SOGI. It was observed that the proposed synchronization methods are enabled to estimate the synchronism angle, the frequency and the fundamental component of the input signal adequately and can be used in control strategies of power converters.Em aplicações relacionadas à Eletrônica de Potência, como inversores, retificadores e a utilização de filtros ativos, o método de sincronização representa um elemento chave no desempenho da estratégia de controle destes equipamentos. Os valores do ângulo de sincronismo, frequência e amplitude estimados com determinados algoritmos de sincronização apresentam, diante de sinais fortemente distorcidos com a presença de sub e inter-harmônicos, erros elevados. Neste trabalho são apresentados dois algoritmos: um aplicado a sistemas elétricos monofásicos e outro aplicado a sistemas elétricos trifásicos, com elevada imunidade a inter-harmônicos e sub-harmônicos. Primeiramente são apresentados os principais sistemas de sincronização utilizados em sistemas elétricos de potência. Além disso, são apresentadas as principais causas e consequências da presença de sub-harmônicos e inter-harmônicos no sistema, bem como a modelagem matemática dos dois algoritmos com elevada rejeição a estes distúrbios. São apresentados os resultados de simulação e experimentais dos algoritmos propostos e a comparação entre estes métodos de sincronização com determinados métodos presentes na literatura. Como resultado do estudo, pode-se observar que as estruturas de sincronização propostas apresentam um tempo de resposta mais elevado, porém o erro do sinal estimado em relação a componente fundamental do sinal de entrada é inferior quando comparado a estruturas como o EPLL e estruturas baseadas no SOGI. Com isso, tem-se que as mesmas estão habilitadas para estimar o ângulo de sincronismo, a frequência e a componente fundamental do sinal de entrada adequadamente e podem serem utilizadas eficientemente em estratégias de controle de conversores de potência