[發明專利]基于非線性PI和解耦雙同步坐標系鎖相環的鎖相方法

有效

• 申請號: 201810375615.0
• 申請日: 2018-04-24
• 公開（公告）號: CN108599261B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 楊旭紅;吳斌;孫克帥;尹聰聰;張云飛;陳昊;劉洋
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40;H02J3/38
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根;徐穎

本發明涉及一種基于非線性PI和解耦雙同步坐標系鎖相環的鎖相方法，基于解耦雙同步坐標系鎖相環，加入非線性函數來改變PI控制器的參數，使得跟蹤效果提高，具備更好的快速性和穩定性，同時對由于負序電壓引起的二次諧波引入特定頻率點陷波器消除諧波，使得在解耦消諧的基礎上提高消諧性能。用來實現對電網不同狀態下相位和頻率的檢測，該方法能夠在電網不同狀態下相實現相位和頻率的檢測。適合于太陽能發電、風力等新能源并網系統，并且可推廣到其它單相或者三相并網逆變器的控制方法當中。

技術領域

本發明涉及一種電力信號采集技術，特別涉及一種基于非線性PI和解耦雙同步坐標系鎖相環的鎖相方法。

背景技術

鎖相環是新能源接入電網過程中極其重要的技術之一。光伏發電作為新能源發電的一種重要方式，對緩解能源危機和降低環境污染發揮著重要作用。光伏逆變器并網發電必須跟蹤電網電壓的相位、幅值和頻率，即鎖相環技術。然而，大規模光伏并網發電系統一般建在偏遠地區，這就要求必須適應非理想電網環境，比如電壓跌落、相位突變、頻率變化、存在負序電壓、諧波污染等。此外，在低電壓穿越時，也要求鎖相環能夠快速跟蹤電網信息。鎖相環的性能不僅會直接影響并網電流的質量，也會影響區域電網系統的安全。

單同步坐標系鎖相環(SSRF-PLL)，采用單一同步坐標系鎖相控制結構，適用于電網電壓平衡時的相位、頻率和幅值的檢測，在電網電壓不平衡時，鎖相效果不佳。基于雙二階廣義積分器的鎖相環(DSOGI-PLL)主要是通過構建基于內膜原理的自適應濾波器實現相角偏移和消除諧波，但當電網含有多次諧波時，濾波效果不理想，提取的同步信號出現波動。為了消除諧波，基于多二階廣義積分器鎖相環增加了雙層控制，但算法復雜。解耦雙同步坐標系鎖相環(DDSRF-PLL)是在SSRF-PLL基礎上加以改進，先進行正負序電壓分離，再根據正負序電壓之間的耦合關系解耦。這種算法可以在電網電壓不平衡時得到電網電壓信息，但解耦后的q軸電流還是經過傳統比例積分(PI)控制達到零的目的。PI控制是簡單的比例積分線性組合，快速性由比例參數決定，穩定性由積分常數決定，使得快速性和魯棒性存在矛盾，會影響鎖相環跟蹤的快速性和穩定性。采用了正負序級聯延時信號消除法，能夠實現對三相電壓電流基波正負序分量在同步旋轉坐標下的快速提取，但要針對不同的諧波設計不同的算法。

發明內容

本發明是針對現在鎖相環技術存在的問題，提出了一種基于非線性PI和解耦雙同步坐標系鎖相環的鎖相方法，基于解耦雙同步坐標系鎖相環，加入非線性函數來改變PI控制器的參數，使得跟蹤效果提高，同時對由于負序電壓引起的二次諧波引入特定頻率點陷波器消除諧波，使得在解耦消諧的基礎上提高消諧性能。用來實現對電網不同狀態下相位和頻率的檢測，該方法能夠在電網不同狀態下相實現相位和頻率的檢測。

本發明的技術方案為：一種基于非線性PI和解耦雙同步坐標系鎖相環的鎖相方法，首先將三相靜止坐標系下的網側電壓檢測信號v_a、v_b、v_c變換成兩相靜止坐標系下的電壓v_α、v_β，再根據估計的電網角度將電壓v_α、v_β變換為直流電壓v_d，v_q，直流電壓v_d，v_q分為正序直流分量v_dqn和負序直流分量v_dqm，n和m表示正負序；