[發明專利]無鎖相環的相位自追蹤并網預同步控制方法

有效

• 申請號: 201811266634.6
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109494785B
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 李潔;張亮亮;任海鵬
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/48;H02J3/24
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 王奇

1.一種無鎖相環的相位自追蹤并網預同步控制方法，其特征在于，按照以下步驟實施：

步驟1)在虛擬同步發電機或下垂控制中經過有功功率環得到調制波的電壓相位θ，具體過程是：

并網預同步輸出電壓幅值調節開關(61)和并網預同步輸出電壓相位調節開關(62)都閉合在0處，且三相并網接觸器(60)處于關斷狀態；并網逆變器運行在孤島狀態，虛擬同步發電機或下垂控制的有功功率環得到電壓相位θ，單位為度；

步驟2)對調制波的電壓相位θ進行補償；

步驟3)對并網逆變器輸出電壓相位、幅值進行調節，使其與電網電壓相位、幅值相同，

并網平滑切換控制包括電壓相位預同步控制與幅值預同步控制兩部分；當逆變器準備并網時，并網預同步輸出電壓幅值調節開關(61)和并網預同步輸出電壓相位調節開關(62)分別閉合在Δu、Δω處，即啟動并網平滑切換控制，

3.1)調節并網逆變器輸出電壓相位，具體過程是，

其中虛擬同步發電機或下垂控制有功功率環輸出的電壓相位θ，以角速度ω旋轉，單位為弧度/秒；

此時，電網電壓u_g，相位為θ_g，以角速度ω_g旋轉；

逆變器調制波電壓u_M，相位為θ_M，以角速度ω旋轉；

逆變器輸出端電壓u，相位為θ，以角速度ω旋轉；

電網電壓u_g以虛擬同步發電機或下垂控制有功功率環輸出θ旋轉的dq軸坐標系下的q軸分量為u_gq；

電網電壓u_g以虛擬同步發電機或下垂控制有功功率環輸出θ旋轉的dq軸坐標系下的d軸分量為u_gd；

當電網電壓u_g與逆變器輸出端電壓u的角速度相等且保持恒定時，兩者之間會一直存在一個初始相位差θ_error；當逆變器從孤島模式準備切換到并網模式運行時，并網預同步輸出電壓相位調節開關(62)閉合在Δω處，啟動頻率相位預同步，調節逆變器輸出端電壓u的角速度ω，使逆變器輸出端電壓u相位與電網電壓u_g相位重合，實現逆變器輸出電壓與電網電壓相位一致，

將電網電壓u_g，變換到以虛擬同步發電機或下垂控制有功功率環輸出θ，旋轉的dq軸坐標系下，表達式如下：

其中θ_error，為電網電壓相角與虛擬同步發電機或下垂控制有功功率環輸出相角的初始相位差，

調整dq軸的旋轉角頻率，使dq軸的d軸和電網電壓之間的相位差Δθ逐漸趨于零，其中d軸相角為虛擬同步發電機或下垂控制有功功率環輸出電壓相位θ并且與逆變器輸出電壓u的相角相等；

3.2)調節并網逆變器輸出電壓幅值，具體過程是，

當逆變器從孤島模式準備切換到并網模式運行時，并網預同步輸出電壓幅值調節開關(61)閉合在Δu處，啟動電壓幅值預同步，調節逆變器的輸出電壓幅值u_m，使逆變器輸出電壓幅值u_m與電網電壓幅值u_gm相同；

其控制方法為，以電網電壓幅值u_gm為給定，逆變器輸出電壓幅值u_m為反饋，對得到的差值進行PI調節，將PI調節器的輸出Δu補償給虛擬同步發電機或下垂控制無功功率環的電壓給定，調節逆變器的輸出電壓幅值，最終使逆變器輸出電壓幅值跟蹤電網電壓幅值；

步驟4)閉合三相并網接觸器；

步驟5)斷開相位、幅值預同步控制對并網逆變器的調節。

2.根據權利要求1所述無鎖相環的相位自追蹤并網預同步控制方法，其特征在于，所述的步驟2)中，具體過程是：

逆變器輸出電壓的電壓相位與虛擬同步發電機或下垂控制經過有功功率環得到調制波的電壓相位θ有一個固定的夾角Δθ_LC；然后將電壓相位θ與并網逆變器濾波器相位后移的電角度Δθ_LC相加得到θ_I，即為并網逆變器的實際調制波電角度θ_I；使用固定值對Δθ_LC進行補償，則此時并網逆變器輸出電壓的電壓相位為θ。