一种适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环制造技术

本发明专利技术公开了一种适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环，电力电子技术领域，具体包括以下步骤：步骤1：以并网点的三相交流电压作为该锁相环的输入；步骤2：将输入三相电压做派克变换，实现三相abc坐标系下的三相电压转换为dq坐标下的电压向量；步骤3：将q轴下的电压向量分别送入锁相环节和补偿环节；步骤4：叠加锁相环节的输出与补偿环节的输出得到并网点处的相位信息；本发明专利技术用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环在弱受端交流电网下，锁相环的动态性能好，能很好提供电网中的相位信息，有效地克服弱电网下锁相环动态响应较差的问题。的问题。的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环


[0001]本专利技术属于电力电子
，具体为一种基于改进遗传模拟退火算法的适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环。

技术介绍

[0002]随着新能源技术的快速发展，现代电网中存在着大量的新能源设备，然而这些新能源接入电网都是通过VSC(Voltage source converter)接入的；目前，这些VSC的控制大都是在dq坐标下进行设计的，故而需要锁相环提供一个电网中相位信息；但是在弱受端交流电网下，传统的锁相环的动态性能较差，并不能很好提供电网中的相位信息，故而需要设计一种适应于弱电网下的锁相环。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供了一种适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环，以克服弱电网下锁相环动态响应较差的问题。
[0004]实现本专利技术目的的技术解决方案为：一种适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环，具体包括以下步骤：
[0005]步骤1：以并网点的三相交流电压作为该锁相环的输入；
[0006]步骤2：将输入三相电压做派克变换，实现三相abc坐标系下的三相电压转换为dq坐标下的电压向量；
[0007]步骤3：将q轴下的电压向量分别送入锁相环节和补偿环节；
[0008]步骤4：叠加锁相环节的输出与补偿环节的输出得到并网点处的相位信息。
[0009]更进一步的，所述步骤2中dq坐标下的电压向量为vd和vq。
[0010]更进一步的，所述步骤3的锁相环节中，将q轴电压向量vq与0作差送入一个pi调节器中，再将其叠加基频角速度ω0，得到锁相环节的输出。
[0011]更进一步的，所述pi调节器的具体公式如下：
[0012][0013]其中，H
PI
为该pi调节器的传递函数，s表示复频域中的复参变量，K
P
为比例系数，KI为积分系数。
[0014]更进一步的，所述步骤3补偿环节是将vq送入补偿环节，vq在外部电网电压波动时作用，通过比例环节使得补偿环节输出一个反向波动的输出量，得到补偿环节的输出。
[0015]更进一步的，锁相环节的输出经过一个巴特沃斯滤波器滤波后叠加补偿环节的输出得到角速度，最后将角速度经过积分得到电网相角θ。
[0016]更进一步的，巴特沃斯滤波器传递函数的具体形式如下：
[0017][0018]其中H
(S)
为巴特沃斯滤波器的传递函数，|H
(
‑
S)
|2为巴特沃斯滤波器传递函数幅值的平方；n为巴特沃斯滤波器的阶数；ω
c
为截止频率。
[0019]本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：
[0020]本专利技术用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环在弱受端交流电网下，锁相环的动态性能好，能很好提供电网中的相位信息，有效地克服弱电网下锁相环动态响应较差的问题。
[0021]下面结合附图对本专利技术作进一步详细描述。
附图说明
[0022]图1为适应于弱电网下VSC接入的锁相环结构示意图。
[0023]图2为传统锁相环结构示意图。
[0024]图3为弱电网下使用传统锁相环所提取处理的角速度波形图。
[0025]图4为弱电网下使用本专利技术所提出的锁相环所提取处理的角速度波形图。
具体实施方式
[0026]为了更加清楚地描述本专利技术的思想，技术方案和优点，具体实施方式通过实施例和附图来表明。显然地，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在未付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例
[0028]如图1所示，一种适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环，具体包括以下步骤：
[0029]步骤1：以并网点的三相交流电压作为该锁相环的输入；
[0030]步骤2：将输入三相电压做派克变换，实现三相abc坐标系下的三相电压转换为dq坐标下的电压向量为vd和vq
[0031]步骤3：将q轴下的电压向量分别送入锁相环节和补偿环节；
[0032]锁相环节中，将q轴电压向量vq与0作差送入一个pi调节器中，再将其叠加基频角速度ω0，得到锁相环节的输出。
[0033]pi调节器的具体公式如下：
[0034][0035]H
PI
为该pi调节器的传递函数，s表示复频域中的复参变量，K
P
为比例系数，KP取值为300，KI为积分系数，KI这里取值为300
[0036]补偿环节是将vq送入补偿环节，vq在外部电网电压波动时作用，通过比例环节使得补偿环节输出一个反向波动的输出量，得到补偿环节的输出。
[0037]将PI调节器的输出与基频角速度ω0相加得到锁相环节的输出信号，这里ω0取值为314.15926。
[0038]所述适应于弱电网下VSC接入的锁相环中，补偿环节的输入为并网点处的三相电压经过派克变换后的q轴分量；再将该输入信号经过比例环节进行补偿，这里的P为为比例
系数，这里取值为1。
[0039]步骤4：叠加锁相环节的输出与补偿环节的输出得到并网点处的相位信息。
[0040]巴特沃斯滤波器传递函数的具体形式如下：
[0041][0042]其中H
(S)
为巴特沃斯滤波器的传递函数，|H
(
‑
S)
|2为巴特沃斯滤波器传递函数幅值的平方；n为巴特沃斯滤波器的阶数，阶数越高，该滤波器的带阻性能越好，这里取值为3；ω
c
为截止频率，这里取值为2hz。
[0043]锁相环节的输出经过一个巴特沃斯滤波器滤波后叠加补偿环节的输出得到角速度，最后将角速度经过积分得到电网相角θ。
[0044]传统锁相环结构(如图2所示)，其是将并网点处的三相电压采样经过派克变换后得到同步旋转坐标系下dq轴坐标分量vd，vq；将q轴分量vq分别送入锁相环节与补偿环节；在锁相环节中，将vq与0作差送入一个pi调节器中，再将其叠加基频角速度ω0输出经过积分得到电网相角θ。
[0045]如图3所示，其是一个使用传统锁相环的VSC型变流器接入一个短路比为2的弱电网时，在2.5s时VSC接入电网处发生了持续时间为0.075s的三相接地短路故障前后锁相环所提取出来的角速度波形。
[0046]如图4所示，其是一个使用本专利技术所示的锁相环的VSC型变流器接入一个短路比为2的弱电网时，在2.5s时VSC接入电网处发生了持续时间为0.075s的三相接地短路故障前后锁相环所提取出来的角速度波形；
[0047]如图3所示，其在发生三相接地故障后传统锁相环所提取出来的电网的角速度发生了振荡；如图4所示，改进后的锁相环所提取出来的电网角速度在经过几个周期的振荡后便趋于稳定。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1：以并网点的三相交流电压作为该锁相环的输入；步骤2：将输入三相电压做派克变换，实现三相abc坐标系下的三相电压转换为dq坐标下的电压向量；步骤3：将q轴下的电压向量分别送入锁相环节和补偿环节；步骤4：叠加锁相环节的输出与补偿环节的输出得到并网点处的相位信息。2.根据权利要求1所述的适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环，其特征在于，所述步骤2中dq坐标下的电压向量为vd和vq。3.根据权利要求2所述的适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环，其特征在于，所述步骤3的锁相环节中，将q轴电压向量vq与0作差送入一个pi调节器中，再将其叠加基频角速度ω0，得到锁相环节的输出。4.根据权利要求3述的适用于弱受端交流电网下VSC接入的新型锁相环，其特征在于，所述pi调节器的具体公式如下：其中，H
PI
为该pi调节器的传递函数，s表示复频域中的复参变量，K<...

【专利技术属性】
技术研发人员：周敬森，何永胜，方辉，朱小军，宋伟，朱晟毅，向红吉，余亚南，肖强，胡利宁，宁仲凯，汪诚，
申请(专利权)人：国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：