基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法及系统，若干个并网逆变器结构相同，每个并网逆变器的调制信号同步控制方法相同，均包括：获取电网电压相位信号并经过信号的处理产生并网逆变器脉宽调制所需的三角载波相位信号，其中，所述电网电压相位信号与三角载波相位信号为同步信号；每个并网逆变器中的电网电压相位信号相同，继而实现多个并网逆变器间脉宽调制信号的同步。本发明专利技术该系统及方法无需通讯信号，能够有效实现多个逆变器间调制信号的同步。

【技术实现步骤摘要】
基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法及系统
本专利技术涉及电气控制
，特别是涉及基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制系统及方法。
技术介绍
近年来，随着环境的不断恶化，可再生能源发电技术、分布式发电技术引起了各方关注。并网逆变器能将分布式电源接入交流电网，并网逆变器是将分布式电源接入交流电网的关键设备。由于电力电子器件的存在，并网逆变器的输出电流中含有大量的高次谐波。现有专利和文献中提到了多种降低高次谐波的方法，包括增加开关频率、滤波器参数、滤波器阶数、采用交错并联结构、多电平结构等，但这些方法都会增加逆变器的控制难度和逆变器的成本，而且这些方法大多是针对单个逆变器。在电网中，多个分布式并网逆变器一般以并联的形式接入电网，多个并网逆变器接入公共并网点(PCC)，逆变器的总数定义为N，逆变器编号定义为m(m＝1,…,N)，逆变器m的输出电流表示为im，其总谐波失真表示为THDm，总并网电流表示为isum，总谐波失真表示为THDsum。通常，im中含有大量的高次谐波，这些高次谐波会在PCC处随机叠加，最终导致isum的谐波含量在最小值和最大值之间变化。中国专利技术专利，申请号为：CN201410073512.0，专利名称为“分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统及方法”，公开了一种分布式并网逆变系统全局同步脉宽调制系统，确定了全局脉宽调制系统的基本结构，包括主控单元(全局同步单元)和位于不同地理位置的若干个并网逆变器，每个所述并网逆变器均与分布式电源连接，每个并网逆变器均通过公共并网点与电网连接，所述主控单元与所有的并网逆变器通信。所述主控单元接收各个并网逆变器的信息，确定全局同步策略后，将包含全局同步策略的全局同步信号分别发送给各个并网逆变器，各个并网逆变器利用全局同步信号调整自己的脉宽调制波相位，以达到各个并网逆变器脉宽调制波之间能够满足谐波抵消的相位差，从而抵消各个并网逆变器注入电网的谐波电流。该方法能够有效降低isum的谐波含量。但该方法的主要缺陷是，当通讯系统出现短时间故障或长时间故障时，全局同步脉宽调制方法无法正常工作，全局同步脉宽调制系统的可靠性无法得到保障。且通讯系统的加入会增加系统的成本。中国专利技术专利，CN201510376893.4《分布式并网逆变系统全局同步脉宽相位、频率动态调整方法》在上述专利基础上，公开了一种分布式并网逆变系统全局同步脉宽相位、频率动态调整方法，逆变器正常运行过程中，在满足并网电流谐波要求的前提下降低每个逆变器开关频率，能够提高整个系统的运行效率。但该方法依然需要基于通讯系统。中国专利技术专利，CN201510902191.5，《一种通讯故障状态下的全局同步脉宽调制自同步方法》提出一种通讯故障状态下的全局同步脉宽调制自同步方法。能让逆变器在通讯故障的情况下依然保持全局同步运行状态，各逆变器的状态也无需改变，充分发挥全局同步脉宽调制方法的优势。但该方法只能应对短时通讯故障，无法应对长时间通讯故障。综上所述，基于通讯的同步方法已经成为制约全局同步脉冲调制方法应用的主要瓶颈，急需一种无额外通讯的全局同步脉冲调制技术来实现降低高次谐波。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提供了基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制系统，无需额外通讯信号，锁相环输出信息经过三角波生成系统产生逆变器运行所需的三角载波信号，由于锁相环输出信息中包含电网基波相位的同步信号，因此三角波生成系统产生的三角载波信号能够实现同步，进而有效实现多个逆变器间调制信号的同步。为了实现上述目的，本申请公开了以下技术方案：基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法，若干个并网逆变器结构相同，每个并网逆变器的调制信号同步控制方法相同，均包括：获取电网电压相位信号并经过信号的处理产生并网逆变器脉宽调制所需的三角载波相位信号，其中，所述电网电压相位信号与三角载波相位信号为同步信号；每个并网逆变器中的电网电压相位信号相同，继而实现多个并网逆变器间脉宽调制信号的同步。本申请的上述技术方案中，由于每个并网逆变器中的电网电压相位信号相同，因此，每个并网逆变器在经过信号的处理所产生并网逆变器脉宽调制所需的三角载波相位信号也是相同的，从而实现每个并网逆变器中所产生的脉宽调制信号也是同步的。进一步优选的技术方案，获取电网电压相位信号并经过信号的处理产生并网逆变器脉宽调制所需的三角载波相位信号，具体过程为：将电网电压锁相系统的输出的电网电压信号进行相位补偿及相位校正，输出经过矫正且稳态误差较小的基波电压相位信号；接收输出的基波电压相位信号，并对所述基波电压相位信号进行相位倍增、相角偏移，输出载波基准相位；接收输出的载波基准相位，对载波基准相位进行载波相位闭环追踪并输出相位为载波基准相位的三角载波信号。进一步优选的技术方案，将电网电压锁相系统的输出信号进行相位补偿及相位校时，计算电网电压锁相系统的输出信号需要补偿的基波相位，并计算经过补偿后的基波相位；经过补偿后的基波相位与所述基波电压相位矫正子系统输出的基波电压相位信号相减得到相位差；利用闭环控制方法追踪经过补偿后的基波相位，经过补偿后的基波相位及闭环调节器输出的电网电压频率共同输入前馈/积分单元进行计算得到所述基波电压相位矫正子系统输出的基波电压相位信号。进一步优选的技术方案，计算需要补偿的基波相位时，计算公式为：其中，θm,gc为需要补偿的基波相位，Rm,c为额定开关频率fm,c_r和额定基波频率fm,g_r的比值。进一步优选的技术方案，利用闭环控制方法追踪经过补偿后的基波相位θ′m,g，闭环调节器为抗饱和PI调节器，其输出上限和输出下线分别为：f′m,gmax＝fgmax-fm,g_r；f′m,gmin＝fgmin-fm,g_r其中，fgmax为电网电压的最高频率，fgmin为电网电压的最低频率，fm,g_r为电网电压的额定频率，抗饱和积分器的输出为u′m,g；补偿后的基波相位θ′m,g和频率调整信号f′m,g共同输入前馈/积分计算公式，得到输出θ″m,g：该公式表示，当θ″m,g与θ′m,g间的差值大于Tm时，输出θ″m,g将在上一次结果的基础上增加或减少Tm；当θ″m,g与θm′,g间的差值小于Tm时，前馈/积分计算公式为积分计算公式，其中，k表示本次计算结果，k-1表示上次计算结果；Tm的表达式为：Tm＝Q·2π/Rm,c其中，Q为正整数。进一步优选的技术方案，对所述基波电压相位信号进行相位倍增、相角偏移，具体为：将输入的基波电压相位信号与调制比相乘，获得三角波相角偏移量为0的三角波相位参考值；在三角波相位参考值的基础上叠加三角波相位偏移量，获得叠加三角波偏移量的三角波相位参考值。进一步优选的技术方案，对载波基准相位进行载波相位闭环追踪，具体为：将输出的三角波相位参考值与输出三角波的相位相减获得相位差；采用闭环调节器追踪输入的三角波相位参考值信号，并根据电网电压的频率计算出三角波的幅值。进一步优选的技术方案，采用闭环调节器追踪输入的三角波相位参考值信号，闭环调节器为抗饱和PI调节器，其输出上限和输出下线分别为：f′m,cmax＝Rm,c(fgmax-fm,g_r)；f′m,cmin＝Rm,c(fgmin-fm,g_r)根据fm,c(k)计算出三角波的幅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法，其特征是，若干个并网逆变器结构相同，每个并网逆变器的调制信号同步控制方法相同，均包括：获取电网电压相位信号并经过信号的处理产生并网逆变器脉宽调制所需的三角载波相位信号，其中，所述电网电压相位信号与三角载波相位信号为同步信号；每个并网逆变器中的电网电压相位信号相同，继而实现多个并网逆变器间脉宽调制信号的同步。

【技术特征摘要】
1.基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法，其特征是，若干个并网逆变器结构相同，每个并网逆变器的调制信号同步控制方法相同，均包括：获取电网电压相位信号并经过信号的处理产生并网逆变器脉宽调制所需的三角载波相位信号，其中，所述电网电压相位信号与三角载波相位信号为同步信号；每个并网逆变器中的电网电压相位信号相同，继而实现多个并网逆变器间脉宽调制信号的同步。2.如权利要求1所述的基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法，其特征是，获取电网电压相位信号并经过信号的处理产生并网逆变器脉宽调制所需的三角载波相位信号，具体过程为：将电网电压锁相系统的输出的电网电压信号进行相位补偿及相位校正，输出经过矫正且稳态误差较小的基波电压相位信号；接收输出的基波电压相位信号，并对所述基波电压相位信号进行相位倍增、相角偏移，输出载波基准相位；接收输出的载波基准相位，对载波基准相位进行载波相位闭环追踪并输出相位为载波基准相位的三角载波信号。3.如权利要求2所述的基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法，其特征是，将电网电压锁相系统的输出信号进行相位补偿及相位校时，计算电网电压锁相系统的输出信号需要补偿的基波相位，并计算经过补偿后的基波相位；经过补偿后的基波相位与所述基波电压相位矫正子系统输出的基波电压相位信号相减得到相位差；利用闭环控制方法追踪经过补偿后的基波相位，经过补偿后的基波相位及闭环调节器输出的电网电压频率共同输入前馈/积分单元进行计算得到所述基波电压相位矫正子系统输出的基波电压相位信号。4.如权利要求2所述的基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法，其特征是，对所述基波电压相位信号进行相位倍增、相角偏移，具体为：将输入的基波电压相位信号与调制比相乘，获得三角波相角偏移量为0的三角波相位参考值；在三角波相位参考值的基础上叠加三角波相位偏移量，获得叠加三角波偏移量的三角波相位参考值。5.如权利要求2所述的基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制方法，其特征是，对载波基准相位进行载波相位闭环追踪，具体为：将输出的三角波相位参考值与输出三角波的相位相减获得相位差；采用闭环调节器追踪输入的三角波相位参考值信号，并根据电网电压的频率计算出三角波的幅值。6.基于锁相环的无通讯全局调制信号同步控制系统，其特征是，若干个并网逆变器结构相同，每个并网逆变器的调制信号同步控制系统结构相同，均包括：电网电压锁相系统、分别与电网电压锁相系统相连的三角波生成系统、调制波生成系统及分别连接至三角波生成系统、调制波生成系统的比较器；电网电压锁相系统输出电网电压相位信号并经过三角波生成系统进行信号的处理，产生并网逆变器脉宽调制所需的三角载波相位信号，其中，所述电...

【专利技术属性】
技术研发人员：高峰，许涛，蒿天衢，孟祥剑，郝全睿，张祯滨，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37