[发明专利]一种快速相位跟踪补偿的控制方法、电路和并网切换控制方法

说明书

本发明涉及一种快速相位跟踪补偿的控制方法、电路和并网切换控制方法，该方法包括以下步骤：在电网电压畸变情况下，检测输出频率信号利用双电网电压正交信号发生器达到滤除谐波电压，同时利用直流电压校正积分器负反馈环控制滤除直流分量；实现电网相位快速锁定后切换至并网运行控制。本发明一方面能够满足快速跟踪电网变换控制的要求，另一方面能够保证在畸变电网下适应性运行。

技术领域

本发明涉及虚拟同步机微网技术领域，具体将涉及一种快速相位跟踪补偿的控制方法、电路和并网切换控制方法。

背景技术

近年来，随着能源危机和环境问题的日益加剧，太阳能作为清洁可再生能源得到迅猛发展。微电网发电系统常用于解决偏远地区的供电需求，而偏远地区、海岛等电网末端的电网通常为相对较小的负载设计，其电力供应多为中低压等级。弱电网低短路容量的电气特性使电网的短路承载力降低，负荷变化容易引起电网电压波动；高电网阻抗容易导致谐波共振和电网电压波形畸变。畸变的电网电压容易使虚拟同步机锁相环出现偏差甚至失效，并导致并网电能质量降低，因此为保证虚拟同步机能够实现弱电网下并网运行，保证与电网同步方法至关重要。

基于双二阶广义积分器的锁相环(DSOGI-PLL)在电网电压不对称和谐波含量低时，能准确地提取电压同步信号，但在电网电压含有多次谐波时，同步信号的提取受到谐波影响，出现较大的波动。单相输入信号通过正交信号发生器(QSG)构造出两相正交信号，再采用三相电路适用的同步坐标系锁相环可获得精度较高的同步检测信号，但当输入的电网电压信号出现直流偏差和谐波畸变时，QSG输出的两路正交信号将包含直流分量和谐波分量，SOGI-FLL的频率和相角检测精度将受到影响。

发明内容

为了解决微电网下发电控制策略问题，本发明提供一种快速相位跟踪补偿的控制方式，一方面能够满足快速跟踪电网变换控制的要求，另一方面能够保证在畸变电网下适应性运行。

一种快速相位跟踪补偿的控制方法，包括以下步骤：1、传感器采集单相电压输入信号，通过双正交发生器滤除畸变电压生成相互垂直的输出电压V_α和V_β；2、所述V_α和V_β信号经过锁相控制器(PLL)环节最终得到电网相位角；

其中，步骤1中的双正交发生器包括直流电压校正积分器、双二阶广义积分器、锁频控制器(FLL)，所述直流电压校正积分器用于抵消输入信号中的直流分量，消除后级输出V_α和V_β信号的不对称性。

进一步的，单个正交发生器的传递函数为：

其中，k为系统增益，w₀为电网基波频率，s为拉普拉斯算子。

进一步的，直流电压校正积分器为一负反馈控制环路，反馈端为第二个二阶广义积分器的输入端，与第二个二阶广义积分器中的缩放电路的输入端连接，输出端与第一个二阶广义积分器的输入端相减，反馈环路上设置有积分器电路，积分器电路的输出为直流电压校正积分器的输出，积分电路的输入与缩放电路的输出端连接，由反馈端和基波频率值经乘法器电路后的输出作为缩放电路的输入端。

进一步的，步骤1还包括通过αβ变换将输入信号由三相静止坐标系转换到正交坐标系下，再通过双二阶广义积分器进行带通滤波，生成正交分量V_α和V_β。

进一步的，步骤2中还包括正负序分量计算模块，正交分量V_α和V_β通过正负序分量计算模块得到电压正负分量和负序分量，正序分量再经过Park变换由两相静止坐标系转换到两相旋转坐标系下，通过锁相控制器(PLL)完成锁相。