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【发明授权】一种基于相位优化的并网逆变器锁相环方法_国网福建省电力有限公司;国网福建省电力有限公司经济技术研究院;西安交通大学_201911161644.8 

申请/专利权人:国网福建省电力有限公司;国网福建省电力有限公司经济技术研究院;西安交通大学

申请日:2019-11-22

公开(公告)日:2021-04-27

公开(公告)号:CN110829497B

主分类号:H02J3/38(20060101)

分类号:H02J3/38(20060101);H02J3/40(20060101);H02J3/24(20060101);H02M7/48(20070101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.04.27#授权;2020.03.17#实质审查的生效;2020.02.21#公开

摘要:本发明涉及一种基于相位优化的并网逆变器锁相环方法,包括以下步骤:步骤S1:将采样得到的三相电压信号经过Park变换,得到旋转坐标系下的和;步骤S2:对采用PID控制和积分控制得到角频率值;步骤S3:将所述角频率值和初始角频率进行求和并积分运算得到锁相环输出的相位值;步骤S4:利用小信号dq阻抗分析求出考虑锁相环动态的并网逆变器输出阻抗,并通过奈奎斯特判据判断系统稳定性。对于并网逆变器通过锁相环PLL连接到弱网的系统,特别是大功率海上风电经柔直送出系统,锁相环的动态严重影响系统的稳定性,本发明可大幅减小锁相环的负面影响,提高传输能力和增强系统稳定。

主权项:1.一种基于相位优化的并网逆变器锁相环方法,其特征在于:包括以下步骤:步骤S1:将采样得到的三相电压信号ua,ub,uc经过Park变换,得到旋转坐标系下的和步骤S2:对采用PID控制和积分控制得到角频率值ω1; 其中,kppll,kipll和kd分别为比例,积分和微分增益;步骤S3:将所述角频率值ω1和初始角频率ω0进行求和并积分运算得到锁相环输出的相位值θ; 步骤S4:利用小信号dq阻抗分析求出考虑锁相环动态的并网逆变器输出阻抗,并通过奈奎斯特判据判断系统稳定性;所述步骤S4具体包括以下步骤:步骤S41:建立主电路开环小信号模型;步骤S42:进行并网逆变器小信号阻抗计算;通过奈奎斯特判据判断系统稳定性;所述步骤S41的具体内容为:并网逆变器用式5描述: 其中uabc,iabc为PCC点电压和电流;Rf表示逆变器电阻,Lf表示逆变器电感;dabc为并网逆变器调制信号;Vdc为逆变侧电压;利用PO-PLL输出相位角,将等式5变换到dq坐标系得式6;式中,ωs为电网角频率; 所述步骤S42的具体内容为:并网逆变器采用锁相环与电网系统同步,并网逆变器的锁相环和反馈控制均在d-q坐标系中,因此电网系统存在两个dq坐标系,即系统dq坐标系和控制dq坐标系;在稳态情况下,控制dq坐标系与系统dq坐标系一致;当扰动出现时,两坐标系不在保持同步,存在一个定义为Δθ的夹角;通过矩阵TΔθ将系统d-q坐标系下的电压和电流转换到控制dq坐标系下的电压和电流通过TΔθ的逆变换,将控制d-q坐标系统的占空比转换到系统dq坐标系下的有如下关系式: 在稳态情况下,Δθ=0,式8写为: 式中,和Δθ为稳态值;当扰动出现时,式8写为: 将式10化简比并忽略二阶小量得: 式中,和为扰动量;相位优化锁相环小信号模型用式12表示: 将式11中第一个式子代入式12,得 式中将式13代入式11,得到考虑PO-PLL的开环小信号模型: 式中 由式14,得到考虑PO-PLL的开环小信号模型;控制系统采用PQ控制,功率计算如式15所示; 将式15在稳态工作点附近进行线性化得: 式中 电流内环控制用式17表示: 式中 将式17在稳态工作点附近进行线性化得: 功率外环控制用式19表示: 式中,Pref表示有功功率参考值,Qref表示无功功率参考值,且: 将式19在稳态工作点附近进行线性化得: 结合式16、式18和式20,得: 由式14和式21,得到整个并网逆变器闭环小信号阻抗模型,并求出并网逆变器小信号输出阻抗: 根据电网阻抗Zs及并网逆变器小信号输出阻抗式22,得到并网系统回比矩阵L,利用广义奈奎斯特稳定性判据,通过判断并网系统回比矩阵特征值轨迹与复平面-1,0点的环绕关系判断系统稳定性;

全文数据:

权利要求:

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