[发明专利]一种由直流电压生成变换器内频的同步控制方法及系统

说明书

技术领域

本发明属于电气工程控制领域，更具体地，涉及一种并网变换器与电网同步的方法及系统。

背景技术

交流系统由于存在频率和相位，因此，连接于交流电网的设备都需要与电网的交流电进行同步，从而达到功率的稳定交换。目前连接于电网的各种可控型电力电子装备的控制均采用锁相环(Phase Locked Loop，PLL)技术与电网进行同步。锁相技术主要有硬件锁相和软件锁相两种，后者目前广泛应用于包括风力发电、光伏发电等新能源在内的各种电力电子并网变换器中。

锁相环的工作原理是：采集并网端的三相交流电压，经过派克(Park)变换，将静止坐标系中三相交流电压投影成两相旋转坐标中的直流电压，选定其中一个直流电压为参考量(例如选取V_d)，则另一个直流电压量在相位锁定(即与电网同步)的情况下将为0，当其不为0的时候，通过其后的调节器以及积分器自动调整锁相环的参考相角，其即作为派克变换的参考角度，直到该直流电压量为0为止，由此实现对并网端电压的相位实时自动跟踪，与电网同步。

这种锁相同步方式提供给控制系统准确的同步信号，控制系统根据采集的各种反馈量(如电流、电压等)产生相对于并网端电压的内电势E(内电势综合矢量，包括幅值、频率和相位等信息)，使控制器能与电网稳定的交换有功功率和无功功率，在理想电网，即并网端电压不变的情况下，这种同步方式可以取得很好的效果，但是在非理想电网条件下，并网端电压、电流会随着设备的内电势E的幅值、频率、相位的变化而变化，而此变化又将通过反馈影响控制系统，造成原本解耦的各个控制环路相互耦合，可引起意外的振荡，这种情况在弱电网条件下更加明显，甚至可使控制系统稳定性恶化以致不稳定，对电网带来不利影响，这样将极大的限制依赖于此同步方式的新能源发电设备以及大量的电力系统辅助设备接入电网，此外，基于锁相同步的控制方式脱离电网运行困难，不具备黑启动能力，降低了这些设备的使用范围和系统的稳定性。

发明内容

针对现有技术的缺陷，本发明提供了一种由直流电压生成变换器内频的同步控制方法，旨在解决传统的基于锁相同步的控制方式在弱电网条件下会产生振荡导致系统不稳定的问题。

本发明提供的由直流电压生成变换器内频的同步控制方法，输入直流电压产生内电势角频率，包括下述步骤：

S1：检测直流母线电压U_dc；

S2：判断所述直流母线电压U_dc是否等于预设的给定值；若是，则保持内电势角频率不变，若否，则进入步骤S3；

S3：通过调节直流电压调节器输出的内电势角频率ω对内电势相位δ进行控制；并返回至步骤S1。

更进一步地，在步骤S3中调节直流电压调节器输出的内电势角频率ω具体为：

当直流母线电压U_dc低于预设的给定值时，减小内电势的角频率ω；

当直流母线电压U_dc高于预设的给定值时，增加内电势的角频率ω。

更进一步地，所述给定值为稳态下直流电压能达到的期望值。

本发明还提供了一种实现上述的同步控制方法的系统，包括：

直流电压传感器，用于采集直流母线电压U_dc，

直流电压调节器，与所述直流电压传感器连接，用于将所述直流母线电压U_dc与预设的给定值进行比较，并根据比较结果调节所述内电势角频率ω;

积分器，与所述直流电压调节器连接，用于对所述内电势角频率ω进行积分并输出内电势的相位δ。

更进一步地，所述直流电压调节器包括：依次连接的减法器、PI控制器和校正器；减法器用于将直流母线电压U_dc减去直流电压给定值U_dcref并输出误差；PI控制器用于对误差进行PI调节并输出等效内电势角频率ω^*，校正器用于对所述等效内电势角频率ω^*进行相位校正并输出内电势角频率ω。

更进一步地，所述直流电压调节器包括：依次连接的比例控制器和校正器；比例控制器用于对直流母线电压U_dc进行比例控制，输出等效内电势角频率ω^*；校正器用于对所述等效内电势角频率ω^*进行相位校正并输出内电势角频率ω。