[实用新型]可变速抽水蓄能机组控制系统的锁相装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种可变速抽水蓄能机组的控制装置，特别涉及到电网电压矢量的旋转角度和电网频率的检测技术。

背景技术

为电力系统的可持续发展，配合西电东送，提高电网及联网系统的安全稳定能力，需要建设可变速抽水蓄能机组。为了提高电网频率调节的精度，解决大规模风力发电并网带来的频率不稳定问题及其提高系统暂态稳定性，需要建设可变速抽水蓄能机组。

为了提高可变速抽水蓄能机组的效率，需要进行闭环控制，其中涉及到电网电压矢量的旋转角度和电网电压频率检测技术。当电网电压谐波污染和频率突变时，控制器需要能够准确及时地检测到电网电压矢量的旋转角度和电网频率，以便快速地进行闭环控制。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有锁相环装置的不足，提供一种可以滤除电网谐波影响，准确计算得出电网电压矢量的旋转角度和电网频率的检测技术。

根据本实用新型的提供的可变速抽水蓄能机组控制系统的锁相装置，包括控制器，其中，控制器包括锁相环板卡、n个信号发生器板卡、CPU，锁相环板卡、n个信号发生器板卡均连接至CPU，锁相环板卡采集三相交流电压信号。

优选地，还包括变频器、导叶，其中，控制器中的CPU分别连接变频器、导叶，控制器根据锁相环板卡、信号发生器板卡得到的各种信号对可变速抽水蓄能机组控制系统进行控制，并对变频器和导叶发出指令，从而实时控制整个可变速抽水蓄能机组控制系统。

优选地，锁相环板卡包括DSP、FPGA，其中，FPGA采集三相交流电压信号并送入DSP，DSP完成锁相环的运算，得到电网电压矢量的旋转角度θ和电网频率f，将其送入控制器的CPU。

优选地，DSP采用TI公司的TMS28335芯片。

优选地，FPGA采用ACTEL公司的A3P250芯片。

根据本实用新型提供的锁相装置，能够实现一种可变速抽水蓄能机组控制系统的锁相方法，包括如下步骤：

步骤1：三相电网电压v_a，v_b，v_c转化为v_α，v_β然后执行步骤2；其中，v_α，v_β分别为两相坐标系下α轴、β轴分量；

步骤2：将步骤1中得到的v_α和v_β，分别送入MSOGI-FLL系统，然后同时执行步骤3和步骤4；其中，MSOGI-FLL系统主要由锁频环FLL、以及n个单独的二阶广义积分正交信号发生器SOGI-QSG使用交叉反馈网络协作构成，每个SOGI-QSG能够调节基频的倍数频率，FLL的输入由第一个SOGI-QSG提供，其后的第二个到第n个SOGI-QSG系统的输入是由FLL检测的基频乘以一个系数构成，该系数决定了FLL的输出分配到不同的SOGI-QSG的次序；而且，每个SOGI-QSG的增益由该系数区分开，以便使中心频率和SOGI-QSG的带宽保持恒定的关系，每个SOGI-QSG的输入信号是由原始输入信号v减去其余所有SOGI-QSG的输出信号；所述n个单独的二阶广义积分正交信号发生器SOGI-QSG构成MSOGI系统；在这种方式下，经过短暂的计算过渡过程，来清理掉每个SOGI-QSG的输入信号中由其余SOGI-QSG检测出的谐波成分，以减少输出信号中谐波的扰动。

步骤3：v_α和v_β通过MSOGI系统消除指定谐波的影响，分别产生正交的两个分量v′_α，qv′_α和v′_β，qv′_β。，其中，v′_α为两相坐标系下α轴分量，v′_β为两相坐标系下β轴分量，q为正交算子；

步骤4：利用MSOGI-FLL系统中的FLL模块，求得旋转角频率ω′，然后执行步骤5；

步骤5：利用步骤3中得到的v′_α，qv′_α和v′_β，qv′_β，计算得到两相坐标系下α轴、β轴正序分量然后执行步骤6；

步骤6：利用步骤5得到的两相坐标系下α轴、β轴正序分量反正切得到角度θ。