[發明專利]一種基于反電動勢觀測器的移相鎖相環方法

有效

• 申請號: 201910920152.6
• 申請日: 2019-09-26
• 公開（公告）號: CN110829483B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 孟永慶;李凱凱;潘茜茜;李斯佳;于建洋;方國華
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24;H02J3/36
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 房鑫

本發明公開了一種基于反電動勢觀測器的移相鎖相環方法，包括以下步驟：1)測量電網并網點電壓u_abc及電流i_abc；2)利用電網的電阻R_s和電感L_s，以電網流入逆變器為正方向，構建實際電網電壓E_abc與并網點電壓u_abc之間的暫態方程；3)將實際電網電壓E_abc與并網點電壓u_abc之間的暫態方程通過clarke變換由三相靜止坐標系(a,b,c)轉換到αβ坐標系下；4)利用αβ坐標系下實際電網電壓E_abc與并網點的電壓u_abc之間的暫態方程構建反電動勢觀測器；5)利用反電動勢觀測器觀測電網電壓e_αβ，然后利用觀測到的電網電壓e_αβ進行鎖相環鎖相，該方法能夠有效的提高系統的穩定性，同時實現幾乎無頻率波動的跟蹤速度。

技術領域

本發明屬于大功率電力變換裝置并網的鎖相環技術領域，涉及一種基于反電動勢觀測器的移相鎖相環方法。

背景技術

隨著智能電網建設步伐的加快，綠色高質量的電能成為新時期下電力建設的重點。越來越多的柔性交流輸電系統(FACTS)設備、基于電壓源換流器的柔性HVDC輸電設備和新能源并網接口換流器等電力電子裝置在現代電網中廣泛的應用，為提供可靠和高質量的電能提供了重要支撐。隨著電力電子裝置的大規模應用，大量的并網換流器設備接入電網會改變傳統電網的結構，電網的穩定運行受到新的挑戰，特別是在交流電網相對較弱的情況下，并網換流器的自身動態及其與交流電網的相互作用更加明顯，并網換流器存在穩定性下降甚至失去穩定的風險。大量文獻指出：當電網強度較弱時，并網點電壓容易受到擾動而快速變化，這嚴重影響并網設備的穩定性，進而影響到電網的安全和穩定。當擾動出現時，鎖相環(Phase-locked Loop,PLL)的動態特性對并網換流器的性能有負面影響，嚴重影響系統穩定性，甚至導致持續的諧波振蕩。具體來說，在d-q坐標系下，當擾動出現時，由于PLL的動態，使得整個并網換流器系統的輸出阻抗Z_qq具有低頻負阻抗特性，影響系統穩定性；并隨著PLL帶寬的增加，低頻負阻抗帶寬也相應增加。雖然可以通過減慢PLL跟蹤速度來避免諧波振蕩，但是慢速PLL將導致電流控制達到穩定狀態并且缺乏魯棒性的長時間。

為了解決這個問題，需開發出一種移相鎖相環技術(BEMF-PSPLL)。該方法能夠有效提高整個系統的穩定性，并且實現幾乎無頻率波動的跟蹤速度。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供了一種基于反電動勢觀測器的移相鎖相環方法，該方法能夠有效的提高系統的穩定性，同時實現幾乎無頻率波動的跟蹤速度。

為達到上述目的，本發明所述的基于反電動勢觀測器的移相鎖相環方法包括以下步驟：

1)測量電網并網點電壓u_abc及電流i_abc；

2)利用電網的電阻R_s和電感L_s，以電網流入逆變器為正方向，構建實際電網電壓E_abc與并網點電壓u_abc之間的暫態方程；

3)將實際電網電壓E_abc與并網點電壓u_abc之間的暫態方程通過clarke變換由三相靜止坐標系(a,b,c)轉換到αβ坐標系下；

4)利用αβ坐標系下實際電網電壓E_abc與并網點的電壓u_abc之間的暫態方程構建反電動勢觀測器；

5)利用反電動勢觀測器觀測電網電壓e_αβ，然后利用觀測到的電網電壓e_αβ進行鎖相環鎖相。

步驟5)的具體操作為：