[發明專利]一種適用于極端電能質量條件下的三相逆變器鎖相技術

有效

• 申請號: 202010422028.X
• 申請日: 2020-05-18
• 公開（公告）號: CN111490541B
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 朱見濤;曹振武;郭振鵬
• 申請（專利權）人: 中騰微網（北京）科技有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/38;H02M7/48
• 代理公司: 北京化育知識產權代理有限公司 11833
• 代理人: 尹均利

本發明提出適用于極端電能質量條件下的三相逆變器鎖相方法、系統以及用于電能質量分析的評估系統。所述方法包括電網電壓采樣步驟、電網電壓變換步驟、電網電壓信號濾波步驟以及電網電壓正負序分離步驟。電網電壓采樣步驟，利用多個遠程終端單元(RTU)對光伏電網的電壓進行多次采樣，獲得多次電壓采樣信號；電網電壓變換步驟執行電網電壓信號的坐標系變換操作；電網電壓濾波步驟采用廣義二階積分器濾除變換電網電壓信號的諧波信號；電網電壓正負序分離步驟利用雙同步旋轉坐標系法對電網電壓進行正負序分離獲得三相平衡的電網電壓正序分量。本方法充分考慮到電能質量較差的電網實際運行狀況，可以提高逆變器低電壓穿越的成功率。

技術領域

本發明屬于電網并網控制技術領域，尤其涉及一種適用于極端電能質量條件下的三相逆變器鎖相方法、系統、用于電能質量分析的評估系統以及實現所述方法的計算機可讀存儲介質。

背景技術

隨著能源危機和高油價的出現，對氣候變化憂慮，還有不斷增加的政府支持，都在推動增加可再生能源發電的大規模利用。其中光伏發電是比較重要的一種可再生能源發電形式。在有大電網存在的地方，光伏發電可以并網運行，逆變器是新能源發電并網的核心設備，已經有很多的應用。不只是光伏發電應用場景，逆變器也是儲能系統的核心設備。

隨著人們對于物質生活的需求不斷提高和能源消耗的增加，太陽能、風能等清潔能源逐漸成為可以消納的新型可再生能源。

光伏發電系統(photoVoltaic power generating system，PV)是一種清潔高效的可再生能源發電系統。它可以利用光伏效應，將太陽光輻射能直接轉換為電能。該系統由通常由光伏方陣、蓄電池組、蓄電池控制器、逆變器等設備組成，構成了一個微電網。

當微網運行在孤島模式時，由于無大電網作為微網母線電壓和頻率的支撐，且逆變器具有慣性小和過載能力差的特點，易產生各種電能質量問題，而由于不平衡負載所引起的微網電壓不平衡問題是其中最為突出的。當低壓微網中負載不對稱的問題嚴重時，會直接影響到系統內用電設備的正常運行，甚至會導致系統的不穩定。

消除不平衡電壓的有效方法之一是通過安裝并聯補償裝置，但這顯然會增加額外的成本。而微網中的逆變器作為電力電子裝置，具有很強的可控性。對于微網中用來建立微網電壓和頻率的逆變器如儲能逆變器等，通過使用合適的控制方法可實現在控制其輸出有功和無功功率的同時，還能具有對負序電流的均分能力和對不對稱電壓的補償能力。

申請號為CN201110398433.3的中國發明專利申請提出一種用于太陽能光伏并網系統的三相逆變器，包括逆變電路、控制電路、濾波電路和檢測電路，所述的控制電路包括DSP、保護模塊和用于鎖定電網的電壓相位的數字鎖相模塊，該數字鎖相模塊包括依次連接的數字鑒相器、數字濾波器和數控振蕩器，所述的數字鑒相器通過比較輸入信號與輸出信號，檢測輸入信號與輸出信號的相位差，所述的數字濾波器對輸入的信號進行濾波，所述的數控振蕩器用于調整數字信號的相位差。該方案可對電網電壓進行數字鎖相，可以有效防止電壓相位抖動或失鎖的現象，保證太陽能光伏并網系統的正常運行。

然而，逆變器的由于需要并網運行，所以與大電網的電壓同步非常重要。新能源的發電機理與傳統電力系統不同，所以其鎖相技術也有本質區別。在新能源發電系統中，與大電網的相位同期由逆變器的內部控制來完成。鎖相是逆變器控制中的重要環節，鎖相環很大程度上影響了逆變器輸出電流的電能質量。而且，當電力系統出現故障導致孤島或單相電壓缺失時，鎖相環能否穩定工作，直接決定了逆變器的低/零電壓穿越能力。目前常用的逆變器的鎖相技術都需要通過對所要鏈接的大電網的電壓的檢測來實現，在大電網的電壓電能質量正常的時候都可以鎖相成果，但是當電能質量存在比較嚴重的問題時，時長會出現鎖相失敗的情況。鎖相失敗會造成并網電流的電能質量下降，低電壓穿越無法完成等問題。

發明內容