电网同步锁相技术作为并网设备应用领域的关键技术，被广泛应用于分布式发电、电能质量控制中。同步参考坐标系锁相环(Synchronous Reference Frame Phase-locked Loop，SRF-PLL)由于具有结构简单、稳定性强等特点成为电网同步锁相技术中普遍采用的方法。近年来，随着可再生能源在电网中使用率的提高以及各类家用和工业用非线性负载的激增，由谐波污染引起的电能质量问题越发严重，这使得非理想电网电压的情况下并网设备与电网的准确同步成为一项具有挑战性的任务。为了在电网畸变及混入直流偏移等非理想电网条件下提高SRF-PLL滤波能力及动态响应性能而不影响其稳定性，本文基于SRF-PLL提出了多种新的混合滤波方法的三相并网锁相环。主要工作归纳如下:
　　首先，分析了标准的三相并网锁相环SRF-PLL的工作原理及数学模型，并对多种附加滤波器的改进型SRF-PLL进行了数学建模，为进一步进行多种混合滤波方法研究提供了数学模型基础;对非理想电网电压的电压成分进行了分析，得到αβ坐标系下和dq坐标系下需要滤除的电网电压成分和频率的对应关系，同时还对复变滤波器的原理进行了分析，为多种混合滤波方法设计提供了理论依据。
　　然后，针对传统的基于双二阶广义积分器(Dual Second-Order Generalized Integrator，DSOGI)的三相并网锁相环无法抑制谐波电压并消除直流偏移电压的问题，提出一种基于双改进新型二阶广义积分器的三相并网锁相环。设计出一种新型SOGI(Novel SOGI，NSOGI)结构，并由此提出具有直流偏移消除功能的改进型NSOGI及相应的双改进新型SOGI滤波环节(Dual Modified NSOGI，DMNSOGI)。将DMNSOGI与滑动平均值滤波器(Moving average filter，MAF)串联形成混合滤波器并纳入到SRF-PLL中构成新的三相并网锁相环。对所该锁相环进行数学建模、参数设计和模型精度验证。通过仿真及实验验证所提出的锁相环在复杂电网电压下的有效性。
　　其次，针对传统的基于双三阶广义积分器(Dual Third-Order Generalized Integrator，TOGI)的锁相环不具有直流偏移消除能力及传统的延时信号消除(Delayed Signal Cancellation，DSC)滤波方法中存在明显延迟，严重影响锁相环动态性能的问题，提出一种基于双改进型三阶广义积分器和增强型延时信号消除算子的三相并网锁相环。基于传统的TOGI结构构造出一种用于滤除直流偏移分量的改进型TOGI(Modified TOGI，MTOGI)结构及相应的双改进型TOGI(Dual MTOGI，DMTOGI)滤波器;同时，基于改进型DSC提出一种可减少DSC使用数量并能有效消除谐波电压成分的增强型DSC算子(Enhanced DSC，EDSC);将DMTOGI变换到dq坐标系下与EDSC组成串联混合滤波器，之后结合到SRF-PLL的结构中，构成新的三相并网锁相环并对其进行参数设计和稳定性分析;通过仿真及对比实验验证了所提锁相环具有优异的动态性能和滤波能力。
　　为了提高基于复系数滤波器(Complex-Coefficient Filter，CCF)的锁相环的滤波性能和直流偏移消除能力，提升非理想电网电压下锁相环的动态响应速度，提出了基于双二阶复系数滤波器(Dua Second-Order Complex-Coefficient Filter，DSOCCF)的三相并网锁相环。对一阶复系数滤波器和高阶复系数滤波器进行了分析，在此基础上设计出一种具有直流偏移消除功能的双二阶复系数滤波器(DSOCCFdc)。将其变换到dq坐标系下与MAF组成串联混合滤波器。随后再将该混合滤波器纳入到SRF-PLL中构成基于混合滤波器的新型PLL。建立该PLL的数学模型，并对控制参数进行设计，验证其控制系统稳定性，通过仿真和实验验证所提出的PLL的有效性。
　　最后，针对非理想电网电压下，现有锁相环滤波器会严重降低系统带宽、延迟明显且不具有直流偏移消除能力的问题，提出一种基于复变陷波器(Complex Notch Filter，CNF)和级联dq坐标系DSC(dqDSC)的三相并网锁相环。基于传统一阶复系数滤波器的传递函数，构建一种负责消除直流偏移分量的复变陷波器(dcCNF);同时，对传统dqDSC算子进行分析，采用dqDSC4和dqDSC24级联组成dqCDSC4，24滤波器的方法用以消除电网电压基波负序分量和其他次谐波分量。将dcCNF与dqCDSC4,24组成串联混合滤波器，并将其结合到SRF-PLL的内环构成基于混合滤波器的PLL。建立了该锁相环的数学模型，利用仿真和实验对该方法的动态性能与滤波性能进行了验证。