一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法技术

本发明专利技术公开了一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，在电网电压跌落高于k倍额定时，对双旋转坐标变换得出正序Q轴电压Uq做标幺处理；在电网电压跌落低于k倍额定时，将比例积分环节的输入断开，通过积分环节维持锁相环输出。本发明专利技术通过标幺处理，避免因为电压跌落导致Q轴电压Uq减小，从而由于比例积分参数不合理导致锁相失败的问题，通过积分环节维持锁相环输出，避免由于电网电压过低，导致锁相失败的问题。

An improved method for low voltage crossing locked phase in grid converter

The invention discloses a grid connected converter for low voltage ride through phase locked improvement method, the grid voltage drop is k times higher than the amount of time, on the double rotating coordinate transformation that the positive Q axis voltage Uq per unit processing; the grid voltage drops below K times the amount of time, the proportional integral input disconnect, maintain PLL output via the integral. The normalized processing, to avoid because of the voltage drop caused the Q axis voltage Uq decreases due to the proportional integral parameters unreasonable phase failure, maintain the PLL output via the integral, avoid the power grid voltage is too low, resulting in phase lock failure problem.

【技术实现步骤摘要】
一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法
本专利技术属于电力电子
，具体涉及一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法。
技术介绍
随着传统能源的日益枯竭和由于使用化石能源所带来的环境污染和温室效应，以风能、太阳能等为代表的新能源必将逐步取代传统能源，成为未来能源结构中的主导。新能源一般通过电力电子设备接入电力系统。随着新能源并网容量的不断扩大，穿透率的升高对电力系统的安全运行产生不容忽视的影响，因此要求新能源电站在电网故障期间保持不间断并网运行，并按照要求向电网注入无功分量以利于电网恢复，即并网规则中的低电压穿越要求(lowvoltageridethrough，LVRT)。新能源并网变流器在正常运行期间需要通过锁相环来锁定电网相位，从而实现并网运行，按要求向电网注入有功、无功功率，常规锁相环的结构如图1所示。三相电网电压经过坐标变换后输出的Q轴电压Uq经比例积分变换后加入2πf调节，进行积分后与2π相MOD后得到θg。在低电压穿越期间，由于存在电网电压不对称跌落故障，故需要进行双旋转坐标变换，以得出三相电网电压正序分量的Q轴电压，结构框图如图2所示。双旋转坐标变换输出的Q轴电压Uq经比例积分变换后加入2πf调节，进行积分后与2π求余后得到[0,2π]间变化的相位θg。在低电压穿越期间，电网电压最低可跌落到零，此时输出的Q轴电压Uq很低，若不做处理，则按照常规状态下设计的比例积分参数不合理，控制环响应过慢，可能导致锁相失败。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，用以实现低电压穿越期间的锁相。本专利技术采用以下技术方案：一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，在电网电压跌落高于k倍额定时，对双旋转坐标变换得出正序Q轴电压Uq做标幺处理；在电网电压跌落低于k倍额定时，将比例积分环节的输入断开，通过积分环节维持锁相环输出。进一步的，将三相电网电压Ua、Ub、Uc经过双旋转坐标变换，得出正序D轴电压Ud和正序Q轴电压Uq，对正序Q轴电压Uq进行标幺得到标幺值Uqpu，标幺值经过PI调节器与开关S连接。进一步的，当时，将开关S合上；反之，则将开关S断开，其中，UN为电网电压额定值，k为比例系数。进一步的，将开关S的输出值经比例积分变换后加入2πf调节，进行积分后与2π求余后得到[0,2π]间变化的相位θg。进一步的，标幺值Uqpu为：其中，Uq为正序Q轴电压，Ud为正序D轴电压。进一步的，k为0.2。与现有技术相比，本专利技术至少具有以下有益效果：本专利技术提供的一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，在电网电压跌落高于k倍额定时，对双旋转坐标变换得出正序Q轴电压Uq做标幺处理，避免因为电压跌落导致Q轴电压Uq减小，从而由于比例积分参数不合理导致锁相失败的问题；在电网电压跌落低于k倍额定时，将比例积分环节的输入断开，通过积分环节维持锁相环输出，避免由于电网电压过低，导致锁相失败的问题。进一步的，当时，由于此时电网电压跌落深度不深，S闭合，可以继续进行电网电压锁相，当电网电压跌落后，由于正序Q轴电压Uq降低，若不进行处理，则由于误差输入降低，而比例积分(PI)矫正环节的比例系数没有相应增大，相当于控制环带宽降低，影响PI矫正环节输出，从而影响锁相环输出。采用本专利技术的方案，可保持正序Q轴电压值，不影响后级PI环节的输出，不影响锁相环的动态性能；反之，电网电压跌落深度较深，再采用该种锁相方式可能会造成较大的误差，根据低电压穿越标准的要求，在该跌落深度下持续时间较短，故可断开开关S，维持之前的输出。具体的，按照标准要求，当电网正序电压低于额定值的0.2倍时，只需要维持150ms与电网的连接，由于电网电压较低，采样误差也较大，将开关S断开，也即断开比例积分环节的输入，此时该环节输出由积分保持，由于持续时间较短(150ms)，可认为误差较小，能够维持电网电压锁相进一步的，k为0.2。当电网正序电压低于额定值的0.2倍时，由于正序Q轴电压较小，故将开关S断开，也即断开比例积分环节的输入，此时该环节输出由积分保持，由于持续时间较短，可认为误差较小，能够实现电网电压锁相。下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。附图说明图1为三相电网电压常规锁相方法；图2为三相电网电压低电压穿越锁相方法；图3为本专利技术三相电网电压低电压穿越锁相改进方法；图4为《GB/T19964-2012光伏发电站接入电力系统技术规定》光伏发电站的低电压穿越能力要求示意图；图5为本专利技术实施例的仿真结果，其中，(a)为未采用本方法示意图，(b)为采用本方法示意图。具体实施方式常规并网变流器三相电网电压锁相环的结构如图1所示。三相电网电压经过坐标变换后输出的Q轴电压Uq经比例积分变换后加入2πf调节，进行积分后与2π求余后得到[0,2π]间变化的相位θg。在理想三相电压情况下，设三相电压为：又设abc/dq变换公式为：设锁相环的输出相角为则有：由上式可知，当满足时，即锁相环的输出相位与A相电压的相位保持同步，则有因此可以通过控制Uq＝0来获得三相电网电压低电压穿越锁相环的结构如图2所示，双旋转坐标变换输出的Q轴电压Uq经比例积分变换后加入2πf调节，进行积分后与2π求余后得到[0,2π]间变化的相位θg。在低电压穿越期间，电网电压最低可跌落到零，此时输出的Q轴电压Uq会很低，若不做处理，则按照常规状态下设计的比例积分参数不合理，控制环响应过慢，可能导致锁相失败。本专利技术提供了一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，在电网电压跌落高于k倍额定时，对双旋转坐标变换得出正序Q轴电压Uq做标幺处理，避免因为电压跌落导致Q轴电压Uq减小，从而由于比例积分参数不合理导致锁相失败的问题；在电网电压跌落低于k倍额定时，将比例积分环节的输入断开，通过积分环节维持锁相环输出，避免由于电网电压过低，导致锁相失败的问题。请参阅图3，本专利技术一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，将三相电网电压Ua、Ub、Uc经过双旋转坐标变换，得出正序D轴电压Ud和正序Q轴电压Uq。将正序Q轴电压Uq标幺，标幺值Uqpu如下：当时，将开关S合上；反之，则将开关S断开。其中，UN为电网电压额定值，k为比例系数。将开关S的输出值经比例积分变换后加入2πf调节，进行积分后与2π相MOD后得到θg。为进一步说明本专利技术专利的实施效果，对电网电压跌落锁相效果进行仿真，结果如图5所示。未采用该方案，在电网电压跌落到0.2倍额定时，PI输出在较长时间内无法进入稳态；采用本专利技术所述方案后，PI输出很快进入稳态，提高了锁相动态性能。请参阅图4，参考国标《GB/T19964-2012光伏发电站接入电力系统技术规定》的要求，可将k值定为0.2。当电网正序电压低于额定值的0.2倍时，由于正序Q轴电压较小，故将开关S断开，也即断开比例积分环节的输入，此时该环节输出由积分保持，由于持续时间较短(150ms)，可认为误差较小，能够实现电网电压锁相。以上内容仅为说明本专利技术的技术思想，不能以此限定本专利技术的保护范围，凡是按照本专利技术提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本专利技术权利要求书的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，其特征在于，在电网电压跌落高于k倍额定时，对双旋转坐标变换得出正序Q轴电压Uq做标幺处理；在电网电压跌落低于k倍额定时，将比例积分环节的输入断开，通过积分环节维持锁相环输出。

【技术特征摘要】
1.一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，其特征在于，在电网电压跌落高于k倍额定时，对双旋转坐标变换得出正序Q轴电压Uq做标幺处理；在电网电压跌落低于k倍额定时，将比例积分环节的输入断开，通过积分环节维持锁相环输出。2.根据权利要求1所述的一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，其特征在于，将三相电网电压Ua、Ub、Uc经过双旋转坐标变换，得出正序D轴电压Ud和正序Q轴电压Uq，对正序Q轴电压Uq进行标幺得到标幺值Uqpu，标幺值经过PI调节器与开关S连接。3.根据权利要求2所述的一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，其特征在于，当...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄辉，张海龙，王林，赵建荣，肖飞，曹建博，黎阳，凤勇，
申请(专利权)人：西安许继电力电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61