[发明专利]一种基于双自调谐二阶广义积分器的锁频环方法

说明书

本发明公开了一种基于双自调谐二阶广义积分器的锁频环方法，通过将自调谐滤波器与二阶广义积分器两种结构相级联，得到一种自调谐式二阶广义积分器的三阶结构，使其在电网畸变严重时具有良好的滤波能力；在自调谐式二阶广义积分器结构内部，通过引入求差节点与一阶高通滤波器，使其具备了消除直流分量扰动的能力；通过应用幅值归一化算法，将频率的非线性闭环的自适应控制转变为线性化设计的效果，还易于DSP的编程实现。本发明不仅适用于电网正常工况，而且当电网发生故障时仍然适用，结构简单，方法易行，在新能源并网等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及新能源并网接入技术控制领域，尤其是一种在电网发生谐波污染以及输入信号中含有直流分量等故障情况下并网变换器与电网同步运行及控制的方法。

背景技术

近些年来，能源枯竭与环境污染等问题日益加重，而以太阳能、风能为代表的可再生能源得以长足发展。与此同时，随着新能源发电系统与基于电力电子器件的用电设备大规模并网，导致电网的稳定性面临着巨大的挑战。由于实际电网并不是绝对稳定的，而当电网发生三相电压不平衡、频率跳变、电压畸变等异常状况时，并网设备必须具备一定的故障穿越能力以保证其可靠持续地运行，基于此，在电网故障情况下，能够准确且快速检测出电网同步信息是保证分布式发电装置、柔性交流输配电系统、不间断电源设备等持续稳定运行必不可少的条件。

目前对并网变换器接入电网同步方法的研究主要有以下两个方面：①锁相环作为一种传统的电网同步技术已被广泛应用，而其中则以单同步旋转坐标系下的锁相环为典型代表，在电网正常工况下，利用估计的相位信息对三相电网电压通过同步坐标系坐标变换得到无功分量，然后经PI调节器进行调节后，构成一个相位的闭环系统，使得相位估计值与实际相位相同，从而实现对实际相位的锁定，然而，在电网电压不平衡时，负序分量在dq轴上所产生的2倍频波动严重影响到了该方法对同步信息的检测与提取。②锁频环作为另一种电网同步技术，较锁相环的双环结构而言，锁频结构更为简单且动态性能更好，而其中则以基于二阶广义积分器锁频环为典型代表，该方法利用输入信号和与输入信号大小相等、相位相同的输出信号作差所得的稳态误差信号与另一个与输入信号大小相等、相位滞后90°的输出信号的乘积作为锁频环的输入，该输入信号经过锁频环后，构成一个角频率的闭环系统，使得角频率估计值与实际角频率相同，从而实现对实际角频率的跟踪，然而，在电网受到谐波污染以及输入信号中含有的直流分量扰动时，角频率会存在较为严重的波动，直接降低了对角频率等电网同步信息检测的准确性。

上述锁相环与锁频环两种同步技术虽然在电网正常工况下能够准确对同步信息进行检测与提取，但实际电网并不是绝对稳定的，尤其是在新能源大规模并网时，电网更容易发生谐波污染、直流分量扰动等一系列故障，这样就直接导致并网变换器与电网不能够正常同步运行。

发明内容

本发明目的在于提供一种使并网变换器在谐波污染、直流分量扰动等电网故障情况下仍能够准确且快速检测出电网同步信息、与电网同步运行的基于双自调谐二阶广义积分器的锁频环方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述方法主要包括三相到两相的坐标变换、两个自调谐二阶广义积分器、一个正负序分离模块、锁频环控制环路四个部分；

所述方法步骤如下：

步骤1，三相电网电压输入信号v_a、v_b、v_c，首先经过三相到两相的坐标变换T_abc/αβ，得到αβ两相静止坐标系下的v_α、v_β电压信号；

步骤2，在双自调谐二阶广义积分器结构中，v_α、v_β电压信号作为两个自调谐二阶广义积分器的输入信号；