[發(fā)明專利]一種應(yīng)用于電網(wǎng)電壓不平衡及畸變條件下的鎖相方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711356841.6
• 申請(qǐng)日: 2017-12-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108365617A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-08-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 彭勇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安翌飛核能裝備股份有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/26
• 分類號(hào): H02J3/26;H02J3/01
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司 61211
• 代理人: 胡樂(lè)

本發(fā)明提出一種應(yīng)用于電網(wǎng)電壓不平衡及畸變條件下的鎖相方法，將三相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)CLARKE變換，轉(zhuǎn)化為兩相靜止坐標(biāo)系下的α、β分量，分別經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)廣義積分模塊(cascadedgeneral?integrator，CGI)，濾除其中的諧波成分，計(jì)算出兩相靜止坐標(biāo)系下電網(wǎng)正序電壓的α、β分量，然后進(jìn)行PARK變換，得出靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)正序電壓q軸分量，反饋給軟件鎖相環(huán)，鎖定電網(wǎng)的角頻率ω和相位角θ_g。采用該種鎖相方法，能夠適應(yīng)電網(wǎng)電壓不平衡，且在電網(wǎng)電壓含有高次、低次諧波成分造成畸變時(shí)，均能實(shí)現(xiàn)較好的鎖相效果，準(zhǔn)確鎖定電網(wǎng)相位，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種應(yīng)用于電網(wǎng)電壓不平衡及畸變條件下的鎖相方法。

背景技術(shù)

隨著電力系統(tǒng)中非線性用電設(shè)備，尤其是電力電子設(shè)備的大量使用，電力系統(tǒng)中的電能質(zhì)量污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。為治理電網(wǎng)電能治理污染，改善電網(wǎng)供電治理，靜止同步補(bǔ)償器(STATCOM)，動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)(DVR)和有源電力濾波器(APF)等基于電力電子器件的改善電壓質(zhì)量的設(shè)備得到了廣泛的應(yīng)用。另外，隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步和成本的不斷降低，可再生能源發(fā)電系統(tǒng)的裝機(jī)容量也在不斷提升。可再生能源發(fā)電系統(tǒng)一般也是通過(guò)電力變換器接入電網(wǎng)。

上述這些基于電力電子技術(shù)的電力變換器都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，它們的控制依賴于電源電壓與電網(wǎng)保持同步運(yùn)行。要實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)變換器與電網(wǎng)的同步運(yùn)行，首先必須檢測(cè)電網(wǎng)電壓的頻率和相位，并以此來(lái)控制變換器，使其與電網(wǎng)電壓保持同步。現(xiàn)有的電網(wǎng)電壓同步方法一般可分為四種：過(guò)零檢測(cè)法、離散傅立葉變換法、自適應(yīng)濾波器法、鎖相環(huán)法，其中鎖相環(huán)技術(shù)檢測(cè)精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，是目前應(yīng)用最為廣泛的同步算法。

目前三相系統(tǒng)中最為常用的鎖相算法是同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的SRF-PLL，但該種方法在電網(wǎng)電壓不平衡工況下效果變差。基于解耦雙同步參考坐標(biāo)系的PLL(DDSFR-PLL)可通過(guò)分離出不平衡電壓中的正序分量來(lái)進(jìn)行鎖相，能較好的適應(yīng)電網(wǎng)電壓不平衡工況。隨著各種非線性負(fù)荷在電網(wǎng)中的應(yīng)用，電網(wǎng)電壓中含有大量諧波成分，影響了DDSFR-PLL的鎖相效果。基于雙二階廣義積分器的PLL(DSOGI-PLL)能夠?yàn)V除電網(wǎng)電壓中的高頻諧波，提取出電網(wǎng)電壓中的正序分量，引起廣泛關(guān)注。但該算法對(duì)電網(wǎng)電壓中的低頻諧波成分抑制能力不足，在電網(wǎng)電壓中含有較高低頻諧波成分時(shí)難以取得令人滿意的結(jié)果。故亟需一種能夠在電網(wǎng)電壓不平衡且含有高、低次諧波成分造成畸變時(shí)均能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確鎖相的鎖相方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)上述應(yīng)用問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種應(yīng)用于電網(wǎng)電壓不平衡及畸變條件下的鎖相方法，可在電網(wǎng)電壓不平衡及含有高、低次諧波成分造成畸變時(shí)實(shí)現(xiàn)精確鎖相。

該鎖相方法包括以下環(huán)節(jié)：

將三相靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)電壓經(jīng)過(guò)CLARKE變換，轉(zhuǎn)化為兩相靜止坐標(biāo)系下的α、β分量，分別經(jīng)過(guò)級(jí)聯(lián)廣義積分模塊(cascadedgeneral-integrator，CGI)，濾除其中的諧波成分，計(jì)算出兩相靜止坐標(biāo)系下電網(wǎng)正序電壓的α、β分量，然后進(jìn)行PARK變換，得出靜止坐標(biāo)系下的電網(wǎng)正序電壓q軸分量，反饋給軟件鎖相環(huán)，鎖定電網(wǎng)的角頻率ω和相位角θ_g。

進(jìn)一步的，上述級(jí)聯(lián)廣義積分模塊由一個(gè)三階廣義積分器((third-ordergeneral-integratorTOGI)與二階廣義積分器(second-order general-integrator SOGI)級(jí)聯(lián)組成；

三階廣義積分器與二階廣義積分器的的傳遞函數(shù)為：

級(jí)聯(lián)廣義積分模塊的傳遞函數(shù)為：