[发明专利]一种基于相位优化的并网逆变器锁相环方法

权利要求书

1.一种基于相位优化的并网逆变器锁相环方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：将采样得到的三相电压信号u_a,u_b,u_c经过Park变换，得到旋转坐标系下的和

步骤S2：对采用PID控制和积分控制得到角频率值ω₁；

其中，k_ppll，k_ipll和k_d分别为比例，积分和微分增益；

步骤S3：将所述角频率值ω₁和初始角频率ω₀进行求和并积分运算得到锁相环输出的相位值θ；

步骤S4：利用小信号dq阻抗分析求出考虑锁相环动态的并网逆变器输出阻抗，并通过奈奎斯特判据判断系统稳定性；

所述步骤S4具体包括以下步骤：

步骤S41：建立主电路开环小信号模型；

步骤S42：进行并网逆变器小信号阻抗计算；通过奈奎斯特判据判断系统稳定性；

所述步骤S41的具体内容为：并网逆变器用式(5)描述：

其中u_abc,i_abc为PCC点电压和电流；R_f表示逆变器电阻，L_f表示逆变器电感；d_abc为并网逆变器调制信号；V_dc为逆变侧电压；利用PO-PLL输出相位角，将等式(5)变换到dq坐标系得式(6)；式中，ω_s为电网角频率；

所述步骤S42的具体内容为：

并网逆变器采用锁相环与电网系统同步，并网逆变器的锁相环和反馈控制均在d-q坐标系中，因此电网系统存在两个dq坐标系，即系统dq坐标系和控制dq坐标系；在稳态情况下，控制dq坐标系与系统dq坐标系一致；当扰动出现时，两坐标系不在保持同步，存在一个定义为Δθ的夹角；通过矩阵T_Δθ将系统d-q坐标系下的电压和电流转换到控制dq坐标系下的电压和电流通过T_Δθ的逆变换，将控制d-q坐标系统的占空比转换到系统dq坐标系下的有如下关系式：

在稳态情况下，Δθ＝0，式(8)写为：

式中，和Δθ为稳态值；

当扰动出现时，式(8)写为：

将式(10)化简比并忽略二阶小量得：

式中，和为扰动量；

相位优化锁相环小信号模型用式(12)表示：

将式(11)中第一个式子代入式(12)，得

式中

将式(13)代入式(11)，得到考虑PO-PLL的开环小信号模型：

式中

由式(14)，得到考虑PO-PLL的开环小信号模型；

控制系统采用PQ控制，功率计算如式(15)所示；

将式(15)在稳态工作点附近进行线性化得：

式中

电流内环控制用式(17)表示：

式中

将式(17)在稳态工作点附近进行线性化得：

功率外环控制用式(19)表示：

式中，P_ref表示有功功率参考值，Q_ref表示无功功率参考值，且：

将式(19)在稳态工作点附近进行线性化得：

结合式(16)、式(18)和式(20)，得：

由式(14)和式(21)，得到整个并网逆变器闭环小信号阻抗模型，并求出并网逆变器小信号输出阻抗：

根据电网阻抗Z_s及并网逆变器小信号输出阻抗式(22)，得到并网系统回比矩阵L，利用广义奈奎斯特稳定性判据，通过判断并网系统回比矩阵特征值轨迹与复平面(-1,0)点的环绕关系判断系统稳定性；