[发明专利]适用于电网电压谐波含量大的电压跌落检测方法

说明书

本发明涉及电能变换技术领域，具体涉及一种适用于电网电压谐波含量大的电压跌落检测方法。实时检测电网电压，计算电网电压的正负序模值e^P、e^N，根据计算结果进行稳态判断；实时检测电网电压，计算电网电压在αβ静止坐标系上的电压分量e_α和e_β，根据计算结果进行瞬时判断，当瞬态判断用于限制瞬间过流，稳态判断用于确定无功电流大小，前者注重快速性，后者注重稳定及准确性，两种方法结合使用，互相弥补不足之处，保证了判断结果的准确性与稳定性。

技术领域

本发明涉及电能变换技术领域，具体涉及一种适用于电网电压谐波含量大的电压跌落检测方法。

背景技术

随着资源匮乏，环境污染，新能源发电的迅猛发展已成为不可阻挡的趋势，然而装机容量的增大提高了其发电量占电网供电比例，所以新能源并网发电对电网稳定性的影响也随之提高，必须考虑电网故障对并网逆变器的运行状态以及对电网稳定性的影响，所以国家电网公司要求所有并网逆变器具备一定的低电压穿越能力。并网发电系统中低电压穿越(Low Voltage Ride-through,LVRT)技术指在并网点电压跌落时，发电站保持并网发电，并且向电网提供一定的无功功率，支撑电网电压，从而“穿越”这个低电压时间区域。附图1是国家电网制定的低电压穿越标准，在曲线之上必须保持并网发电。

而低电压穿越的核心技术之一就是电网电压检测，需要可靠的判断出电压跌落而不受电网谐波的影响，并且检测延时较短，不影响低电压穿越的控制策略。而电网电压跌落时，电压质量差，谐波含量大，甚至出现跌落瞬间震荡，普通的低通滤波与延迟相互矛盾，对高频谐波滤除效果越好，延迟越大，很难做到滤波好和延迟小的最优化效果。而且跌落不对称也需要算法能有效的识别故障类型，为低电压穿越的控制策略提供保障。所以谐波及不对称跌落降低了电压检测算法的可靠性，增加了其难度。

对于电压跌落类型种类繁多，而对于三相三相制的逆变系统，电网电压虽然在某些故障下存在零序分量，但没有零序电流回路，所以只需考虑电网电压的正负序分量，而工程上常用的基于正负序分离的稳态判断检测方法有以下两种：

陷波器法：

将三相信号变换到αβ静止坐标系中，零序分量被剔除，当通过锁相环(PLL)变换到正序dq旋转坐标系下，正序量为直流量，而负序量为2倍频交流量。而当变换到负序dq旋转坐标系下，恰好相反。变换表达式为

其中：E_αβ是电网电压在静止坐标系下的分量；

是电网电压在正序旋转坐标系下的分量；

是电网电压在负序旋转坐标系下的分量；

ω是旋转角频率。

通过低通滤波器或陷波器后，就可以把2倍频分量滤掉，得到正负序直流量，由此可以判断电压是否跌落。此类方法需要设计滤波器，由于传统低通滤波器频带较窄，滤除二次谐波会严重影响控制系统的动态性能。因为需要处理的信号只有两种频率，故采用陷波器，且不会引起严重滞后。陷波器的传递函数为

ω₀为陷波角频率，Q为品质常数，正负序分离之后通过锁相环可以得到正序幅值。此方法虽然简单易于实现，但是无法做到无差分离，而且其延时问题将会影响控制的实时性，降低响应速度。由于稳定的系统需要有适当的稳定余量，当在电压测量反馈通路中引入陷波器时，改变了系统传递函数，对系统的稳定性造成不良影响，增加了控制器参数设置的难度，而且其参数直接影响检测性能，延时和滤波效果很难都得到兼顾。

T/4延迟法：

将三相信号变换到αβ静止坐标系后只含有正负序分量，则当前的信号为