[發明專利]一種快速相位跟蹤補償的控制方法、電路和并網切換控制方法

在審

• 申請號: 202010980910.6
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112202200A
• 公開（公告）日: 2021-01-08
• 發明（設計）人: 劉普;蘆開平;梁燕;許海波
• 申請（專利權）人: 西安裕能電力設備有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01;H02J3/24;H02J3/12
• 代理公司: 新鄉市平原智匯知識產權代理事務所(普通合伙) 41139
• 代理人: 吳超

本發明涉及一種快速相位跟蹤補償的控制方法、電路和并網切換控制方法，該方法包括以下步驟：在電網電壓畸變情況下，檢測輸出頻率信號利用雙電網電壓正交信號發生器達到濾除諧波電壓，同時利用直流電壓校正積分器負反饋環控制濾除直流分量；實現電網相位快速鎖定后切換至并網運行控制。本發明一方面能夠滿足快速跟蹤電網變換控制的要求，另一方面能夠保證在畸變電網下適應性運行。

技術領域

本發明涉及虛擬同步機微網技術領域，具體將涉及一種快速相位跟蹤補償的控制方法、電路和并網切換控制方法。

背景技術

近年來，隨著能源危機和環境問題的日益加劇，太陽能作為清潔可再生能源得到迅猛發展。微電網發電系統常用于解決偏遠地區的供電需求，而偏遠地區、海島等電網末端的電網通常為相對較小的負載設計，其電力供應多為中低壓等級。弱電網低短路容量的電氣特性使電網的短路承載力降低，負荷變化容易引起電網電壓波動；高電網阻抗容易導致諧波共振和電網電壓波形畸變。畸變的電網電壓容易使虛擬同步機鎖相環出現偏差甚至失效，并導致并網電能質量降低，因此為保證虛擬同步機能夠實現弱電網下并網運行，保證與電網同步方法至關重要。

基于雙二階廣義積分器的鎖相環(DSOGI-PLL)在電網電壓不對稱和諧波含量低時，能準確地提取電壓同步信號，但在電網電壓含有多次諧波時，同步信號的提取受到諧波影響，出現較大的波動。單相輸入信號通過正交信號發生器(QSG)構造出兩相正交信號，再采用三相電路適用的同步坐標系鎖相環可獲得精度較高的同步檢測信號，但當輸入的電網電壓信號出現直流偏差和諧波畸變時，QSG輸出的兩路正交信號將包含直流分量和諧波分量，SOGI-FLL的頻率和相角檢測精度將受到影響。

發明內容

為了解決微電網下發電控制策略問題，本發明提供一種快速相位跟蹤補償的控制方式，一方面能夠滿足快速跟蹤電網變換控制的要求，另一方面能夠保證在畸變電網下適應性運行。

一種快速相位跟蹤補償的控制方法，包括以下步驟：1、傳感器采集單相電壓輸入信號，通過雙正交發生器濾除畸變電壓生成相互垂直的輸出電壓V_α和V_β；2、所述V_α和V_β信號經過鎖相控制器(PLL)環節最終得到電網相位角；

其中，步驟1中的雙正交發生器包括直流電壓校正積分器、雙二階廣義積分器、鎖頻控制器(FLL)，所述直流電壓校正積分器用于抵消輸入信號中的直流分量，消除后級輸出V_α和V_β信號的不對稱性。

進一步的，單個正交發生器的傳遞函數為：

其中，k為系統增益，w₀為電網基波頻率，s為拉普拉斯算子。

進一步的，直流電壓校正積分器為一負反饋控制環路，反饋端為第二個二階廣義積分器的輸入端，與第二個二階廣義積分器中的縮放電路的輸入端連接，輸出端與第一個二階廣義積分器的輸入端相減，反饋環路上設置有積分器電路，積分器電路的輸出為直流電壓校正積分器的輸出，積分電路的輸入與縮放電路的輸出端連接，由反饋端和基波頻率值經乘法器電路后的輸出作為縮放電路的輸入端。

進一步的，步驟1還包括通過αβ變換將輸入信號由三相靜止坐標系轉換到正交坐標系下，再通過雙二階廣義積分器進行帶通濾波，生成正交分量V_α和V_β。

進一步的，步驟2中還包括正負序分量計算模塊，正交分量V_α和V_β通過正負序分量計算模塊得到電壓正負分量和負序分量，正序分量再經過Park變換由兩相靜止坐標系轉換到兩相旋轉坐標系下，通過鎖相控制器(PLL)完成鎖相。