[发明专利]一种用于并网逆变器的锁相环改进方法

说明书

本发明公开了一种用于并网逆变器的锁相环改进方法，属于并网逆变器稳定控制相关领域。设计了含三个惯性环节的改进正交信号发生器模块(ISOGI),将该模块引入同步坐标锁相环(SRF‑PLL)鉴相环节前作为预处理环节得到多阶改进型锁相环，从而使本发明设计的锁相环具有抑制电网电压直流分量与谐波分量的能力，提高了锁相环电网电压同步信号提取精度。将该改进型用于并网逆变器中可修正锁相环附加导纳输出特性，进而抵消锁相环负阻尼对并网逆变器稳定控制的不利影响。本发明在源头处抑制了电网电压中直流分量与谐波分量流入锁相环控制系统，有利于为新能源发电系统稳定性控制提供电网同步参考。

技术领域

本发明属于并网逆变器稳定控制相关领域，具体涉及一种用于并网逆变器的锁相环改进方法。

背景技术

近年来，以太阳能、风能为代表的新能源发电系统快速发展，分布式发电方式逐渐成为目前应对能源危机及环境问题的有效手段。并网设备作为连接可再生能源发电系统与公共电网的有效接口，为保证其自身输出电流与公共电网保持同步同时控制并网逆变器输出的有功功率与无功功率，通常在新能源并网过程中需要实时提取并网电压的相位、频率等同步信号，进而据此得出并网电流参考值等信息。锁相技术能够实时检测并提取电网基波电压的同步信号，在确保并网逆变器稳定运行过程中发挥着关键作用。

三相电网电压直流分量与谐波含量较低时，锁相环可稳定运行并精准锁相。然而，电力系统中非线性负荷、电力电子装置的大量接入使得电网面临谐波干扰，A/D转换、半导体器件间不匹配等原因在电网中引入直流分量，同时我国新能源发电系统大多经较长的输电线连接公共电网，使得电网呈现弱电网等复杂的非理性特性。电网环境的复杂化不仅降低了锁相环的动态响应速度与锁相精度，同时传统电网同步方式由于引入负阻尼造成锁相环稳定性大幅降低，严重时甚至出现失锁现象。现有复杂电网环境下锁相环精度提高方法主要集中于改进鉴相环节，例如采用滑动离散傅里叶变换法(SDFT)、延迟信号消除法(DSC)、滑动平均滤波器(MAF)、陷波滤波器(NF)、复系数滤波器(CCF)等方法重塑锁相环内部结构，这些方法具有无法同时兼顾锁相环动态响应、谐波敏感度、降低锁相环带宽、复杂电网特性适应度等缺点。

综上所述，由于电网逐渐呈现弱电网特性，在接入大量电力电子器件和新能源时，会同时引入直流分量、谐波分量等不利因素，为了保证锁相环对并网同步信号的提取精度及逆变器稳定分析的准确性，需要对现有用于并网逆变器的锁相环结构进行改进。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种用于并网逆变器的锁相环改进方法，该锁相环可在源头上抑制输入电压中的直流分量和谐波分量，更适用于新能源并网逆变器系统。

为实现本发明技术目标，采用如下技术方案：

本发明公开了一种用于并网逆变器的锁相环改进方法，其特征在于，该改进锁相环由改进二阶广义积分模块(ISOGI)、正交信号发生器、静止-旋转坐标系映射模块、比例环节、角频率反馈环节、相位反馈环节组成。

所述改进二阶广义积分模块(ISOGI)作为预处理环节，前级连接电网电压采集模块，后级连接锁相环正交信号发生器。

所述改进二阶广义积分模块(ISOGI)主要由比例环节、惯性环节[1/(s+1)]组成，该模块为单输入单输出系统，输入信号分别为单相电压信号u_g，输出信号为无直流偏置分量和谐波分量的单相电压信号u′_g。

所述的一种用于并网逆变器的锁相环改进方法，其特征在于，所述改进二阶广义积分模块(ISOGI)由单相电压信号u_g作为输入，流经信号线路1，后经信号线路2反馈至改进二阶广义积分模块(ISOGI)的比例模块处，完成闭环控制，同时单相电压信号u_g流经信号线路3，信号线路3输出信号与信号线路1输出信号相加，经线路反馈至单相电压信号u_g处，二者相减完成闭环控制。