[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

本發明公開了一種無鎖相環的相位自追蹤并網預同步控制方法，步驟包括：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角度θ；步驟2)對調制波的電角度進行補償，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，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，即成。本發明的方法，采用無鎖相環的相位自追蹤并網預同步控制，將dq軸旋轉坐標系所用的θ為虛擬同步發電機或下垂控制有功功率環輸出相角θ，從而省去了對電網電壓進行鎖相，簡化了算法。

技術領域

本發明屬于并網預同步控制技術領域，涉及一種無鎖相環的相位自追蹤并網預同步控制方法。

背景技術

近年來，能源和環境問題成為人類社會發展面臨的巨大挑戰，新能源得到廣泛的使用，越來越多的分布式電源開始接入電網。這些新能源通過并網逆變器接入電網，在電網電壓正常的情況下，可穩定地向電網輸送功率。當在電網故障或停電時，逆變器與電網斷開，繼續以獨立運行模式為附近的關鍵負荷不間斷供電，且在電網恢復時還能再次并網運行。所以并網平滑切換技術一直是分布式并網逆變器的研究熱點問題，而并網平滑切換技術的關鍵點則為相位預同步。因此，不斷改進對相位預同步方法，使并網逆變器平穩運行，保證其可靠性，具有十分重要的意義。

石榮亮等在2016年6月《電力系統自動化》發表的“基于虛擬同步發電機的微網運行模式無縫切換控制策略”一文中提出了雙PLL預同步控制策略，該策略通過使用兩個二階廣義積分器的鎖相環分別得到并網逆變器輸出電壓和電網電壓的電角度，將電網電壓的電角度作為參考值，并網逆變器輸出電壓的電角度作為反饋值，然后經過積分調節器得到并網逆變器的補償電角度，將其補償到有功環的輸出角頻率。經過調節并網逆變器輸出電壓的電角度即可使并網逆變器輸出電壓和電網電壓的電角度一致。該相位預同步控制算法復雜，且預同步時間較長。

顧彬仕等在2017年7月《電工技術學報》發表的“三相四橋臂虛擬同步發電機預同步、多環路控制及負載不平衡控制方法”一文中提出了采用逆變器端電壓相位自追蹤電網電壓相位的預同步控制方法。該控制算法預同步時間短，但是其需要對電網電壓進行鎖相，增加了控制算法的復雜度。

參照圖3，逆變器端電壓相位自追蹤電網電壓相位的預同步控制方法具體控制過程為，電網電壓u_ga、u_gb、u_gc經過鎖相環PLL得到電網電壓電角度θ_g，之后逆變器輸出電壓u_a、u_b、u_c與電網電壓電角度θ_g同時輸入3s/2r變換得到u_q，u_d。然后對輸出u_q進行PI控制，最終使u_q為0，即可使逆變器電壓相位與電網電壓相位相同。

以上兩種方法都需要對電網電壓和并網逆變器輸出電壓進行鎖相，因此控制算法相對繁瑣，增加了系統不穩定因素。

發明內容

本發明的目的是提供一種無鎖相環的相位自追蹤并網預同步控制方法，解決了逆變器從離網工作模式切換至并網工作模式時，逆變器輸出電壓與電網電壓相位不一致，傳統控制算法相對繁瑣，增加了系統不穩定因素的問題。

本發明所采用的技術方案是，一種無鎖相環的相位自追蹤并網預同步控制方法，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角度θ；

步驟2)對調制波的電角度進行補償；

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；

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，即成。