[发明专利]一种基于捕获单元的电网电压相频跟踪方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏逆变并网发电系统技术领域，更为具体地讲，涉及一种基于捕获单元(Capture)的电网电压相频跟踪方法。

背景技术

目前太阳能光伏发电系统已经被全世界许多国家关注，光伏逆变器作为光伏逆变并网发电系统的关键部分也得到了很大的发展。

图1是光伏逆变并网发电系统基本结构图。

如图1所示，通常情况下，光伏逆变并网发电系统都是由太阳能电池板阵列、光伏逆变器组成。其中，光伏逆变器包括最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，简称MPPT)模块、母线电路、逆变桥电路和控制电路四个部分，其功能是将太阳能电池板阵列输出的直流量电能转换成交流量电能并将电能输送到电网。

太阳能电池板阵列的功能是将太阳能转化为电能，最大功率点跟踪(MPPT)模块与太阳能电池板相连，调节太阳能电池板的工作状态，使太阳能电池板阵列工作在最大功率点上。母线电路通过最大功率点跟踪模块上的升压电路与太阳能电池板阵列相连，当母线电压升高到指定值时系统开始进行能量传输，将太阳能电池板转化的电能输送到逆变桥电路上。逆变桥电路功能是将母线电路传送的直流电转化为交流电。控制电路是整个光伏并网逆变发电系统稳定工作的关键，最大功率点跟踪的实现、母线电压的平衡和稳定的控制、逆变桥电路电流的跟踪控制都要依靠控制电路进行运算和调度。

光伏逆变器并网电流跟踪控制是实现并网传输能量的关键，而获得与电网电压同频同相的并网电流，并保证其波形畸变在规定范围之内，是实现并网的核心，也是逆变器控制的重点和难点，而准确获得电网电压相位频率信息是实现有效跟踪并网电流的前提。

通常获取电网电压相位频率值的方法是直接利用DSP的Capture捕获单元捕获电网电压过零点，以此计算得出电网电压相位频率，此方法简单、方便。然而在某些条件下，电网存在波动，会产生例如过零点抖动、过零点失真、多个过零点等问题，并且硬件捕获电路也存在误差，这会导致Captrue捕获单元捕获到的电网电压过零点出现错误，最终会导致并网电流波动、波形失真和谐波含量高等问题，使整个并网逆变器工作效率较低。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于DSP的Capture捕获单元的电网电压相频跟踪方法，准确获得电网电压相频特性，以消除并网电流波形抖动，解决波形失真和谐波含量高的问题。

为实现上述发明目的，本发明基于捕获单元的电网电压相频跟踪方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)、利用捕获单元捕获逆变器运行时电网电压的过零点，并作为零相位点；此处电网电压是指的三相电网电压的一相电网电压，过零点是指的电网电压在下降过程中为0时的时间点；

(2)、相位跟踪

2.1)、利用相位指针标记电网相位值，在开始相位跟踪的第一个电网周期的过零点处，将相位指针归为零，并在每个控制周期对相位指针加1，相位指针加计数到达一个电网周期的控制点数后清零，然后继续进行加计数；

2.2)、在之后的每个电网周期过零点中断程序中，判断相位指针在零相位点是否为零，如果是，则无需动作，否则，就将相位指针步进式拉回到零；

2.3)、将相位指针除以一个电网周期的控制点数，然后乘以360度，得到电网电压的相位值，实现相位的跟踪；

(3)、频率跟踪

3.1)、用一计数器在新捕获的过零点与上一次捕获的过零点之间计数，并存储计数值；

3.2)、在开始频率跟踪时，对每次新捕获的过零点与上一次捕获的过零点之间计数值进行累加，累加值为N_sum，当累加了m个计数值，即m个电网周期后，将累加值N_sum除以个数m，得到平均计数值N；

3.3)、在之后的每个电网周期结束时，即捕获到新的过零点后，均将当前电网周期的过零点计数值与累加值N_sum进行相加，并减去当前计数值前面的第m个计数值，得到更新后的累加值N_sum，然后除以个数m，得到平均计数值N；

3.4)、将每次得到平均计数值N的倒数乘以计数器的时钟频率f_clk得到电网电压的频率f_grid，实现频率的跟踪。

本发明的目的是这样实现的：