一种锁相环和弱电网下并网变流器的控制方法技术

本发明专利技术涉及一种锁相环和弱电网下并网变流器的控制方法，属于电力电子技术领域，包括获取电网的三相电压，三相电压依次经

【技术实现步骤摘要】
一种锁相环和弱电网下并网变流器的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种锁相环和弱电网下并网变流器的控制方法，属于电力电子

。

技术介绍

[0002]在电力系统的各类并网系统中，对电网完成快速准确的同步锁相是实现能量控制的前提
。
为了控制并网逆变器向电网馈送的功率，通常利用锁相环
(phase
‑
locked loop
，
PLL)
来检测电网电压的相位，并利用其生成并网电流控制信息
。
因此对于并网逆变器而言，锁相环路的设计都非常重要，如果电网的线路阻抗和变压器漏感较大，则这类电网被称为弱电网
。
锁相环检测并网逆变器接入的公共耦合点
(point of common coupling
，
PCC)
电压，而并网电流流过电网阻抗，会影响
PCC
电压
。
[0003]弱电网因线路电压的灵敏度较高，容易受到变换器输出电流的影响而波动，电压的动态波动会同时引起锁相环和电流环的动态调节，锁相环和电流环的调节过程又会引起输出电流矢量的扰动，进一步通过电网阻抗引起端电压的动态响应，形成正反馈，故弱电网下，小扰动下锁相环易打破稳态平衡点，产生低频振荡
。
[0004]为了保证储能变流器在台区配电网等弱网工况下稳定运行，本专利技术提出了一种锁相环和弱电网下并网变流器的控制方法
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种锁相环和弱电网下并网变流器的控制方法，用以解决现有的弱电网变流器锁相环容易产生低频振荡问题
。
[0006]为实现上述目的，本专利技术的方案包括：
[0007]本专利技术的一种锁相环，包括获取电网的三相电压，三相电压依次经
CLARKE
变换
、PARK
变换后得到正序交轴电压，正序交轴电压减去正序交轴电压的修正量作为
PI
调节器的输入，
PI
调节器的输出叠加电网电压角速度得到锁相环的角速度，锁相环的角速度经积分单元处理后得到电网的锁相角度，锁相角度还作为
PARK
变换的反馈输入；正序交轴电压的修正量为正序交轴电压经
PI
调节器输出后与阻尼系数的乘积
。
[0008]上述技术方案的有益效果为：本专利技术对现有的锁相环进行改造，在现有的锁相环上加入阻尼负反馈环节，即正序交轴电压减去正序交轴电压的修正量作为
PI
调节器的输入，当储能变流器小扰动下锁相环失稳时，使锁相环自动寻找到新的平衡点，有效应对电网扰动引起的失稳问题，实现方法简单，效果良好，适用于工程应用
。
[0009]进一步地，锁相角度还用作控制变流器的
PARK
变换的反馈输入以控制弱电网下并网的变流器
。
[0010]进一步地，阻尼系数的取值范围为
0.1
至
1.5。
[0011]进一步地，阻尼系数为
0.9。
[0012]本专利技术的一种弱电网下并网变流器的控制方法，包括采用改进的同步旋转坐标系
的锁相环控制策略对弱电网下并网的变流器进行控制，且改进的同步旋转坐标系的锁相环控制策略的改进包括：
[0013]在正序交轴电压指令上减去正序交轴电压的修正量作为
PI
调节器的输入，正序交轴电压的修正量为正序交轴电压指令经
PI
调节器输出后与阻尼系数的乘积
。
[0014]上述技术方案的有益效果为：本专利技术采用改进的同步旋转坐标系的锁相环控制策略对弱电网下并网的变流器进行控制，改进的同步旋转坐标系的锁相环控制策略的改进为在现有的锁相环上加入阻尼负反馈环节，即正序交轴电压减去正序交轴电压的修正量作为
PI
调节器的输入，当储能变流器小扰动下锁相环失稳时，使锁相环自动寻找到新的平衡点，有效应对电网扰动引起的失稳问题，实现方法简单，效果良好，适用于工程应用
。
[0015]进一步地，阻尼系数的取值范围为
0.1
至
1.5。
[0016]进一步地，阻尼系数为
0.9。
附图说明
[0017]图1是现有技术当电网电压中存在扰动时，系统坐标系与控制器坐标系下实际电网电压相位与变流器通过锁相环得到的电网相角之间的矢量关系示意图；
[0018]图2是现有技术的锁相环的控制框图；
[0019]图3是本专利技术的锁相环的控制框图；
[0020]图4是本专利技术的锁相环与现有的锁相环的波特图特性对比；
[0021]图5是本专利技术的锁相环与现有的锁相环的有功功率
、
无功功率
、
电网电压以及并网电流的波形对比曲线图
。
具体实施方式
[0022]为使本专利技术的目的
、
技术方案及优点更加清楚明了，下面结合附图及实施例，对本专利技术作进一步的详细说明
。
[0023]一种锁相环的实施例：
[0024]当变流器公共连接点出现电压扰动时，该扰动项通过锁相环改变其输出相位，进而影响控制器坐标系下的电压反馈值，以及变流器输出的占空比
。
令线路系统坐标系为
ds、qs
，令变流器的控制器坐标系为
dc、qc
，系统坐标系与控制器坐标系下实际电网电压相位与变流器通过锁相环得到的电网相角之间的矢量关系如图1所示
。
其中，标号
s
代表该变量在系统坐标系下，标号
c
代表该变量在控制器坐标系下，
ω
g
为电网实际角速度，
ω
PLL
为锁相环角速度
。
当变流器稳定运行时，两个坐标系之间的夹角为0，坐标轴重合
。
当电网电压中存在扰动时，变流器通过锁相环
(PLL)
得到相角与实际电网电压相位存在一个夹角
Δθ
。
现有的锁相环为
SRF
‑
PLL
，其控制框图如图2所示
。
[0025]图1中的
Δθ
反映了变流器与电网的同步状态，
ω
PLL
与
ω
g
的偏差会导致
Δθ
变化，进而影响变流器与电网的同步状态
。
[0026]为了保证储能变流器在台区配电网等弱网工况下稳定运行，本专利技术提供了一种锁相环，通过构建一个与
ω
PLL
变化率相关的阻尼系数
D
并负反馈至
PLL
的输入环路，可以使变流器具有自主寻找平衡点的能力，有效应对电网扰动引起的失稳问题
。
改进后的
PL本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种锁相环，其特征在于，获取电网的三相电压，三相电压依次经
CLARKE
变换
、PARK
变换后得到正序交轴电压，正序交轴电压减去正序交轴电压的修正量作为
PI
调节器的输入，
PI
调节器的输出叠加电网电压角速度得到锁相环的角速度，所述锁相环的角速度经积分单元处理后得到电网的锁相角度，所述锁相角度还作为
PARK
变换的反馈输入；所述正序交轴电压的修正量为正序交轴电压经
PI
调节器输出后与阻尼系数的乘积
。2.
根据权利要求1所述的锁相环，其特征在于，所述锁相角度还用作控制变流器的
PARK
变换的反馈输入以控制弱电网下并网的变流器
。3.
根据权利要求1或2所述的锁相环，其特征在于，所述阻尼系数的取值...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵建荣，秦健峰，黄辉，龚培娇，牛化鹏，王林，武盾，王瑞，杨欣然，陈雪，杜智亮，刘毓聪，
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：