[发明专利]一种用于并网逆变器的串级自适应锁相环技术

说明书

本发明公开了一种用于并网逆变器的串级自适应锁相环技术，包括鉴相器、外环控制器、外环自适应运算单元、内环控制器、内环自适应运算单元以及压控振荡器；鉴相器的输入端输入三相电信号，输出端与外环控制器以及外环自适应运算单元信号连接；外环控制器的输出端与内环控制器以及内环自适应运算单元信号连接；内环控制器的输出端与压控振荡器信号连接；压控振荡器的输出端输出相位信息，并与鉴相器信号连接。本发明与现有技术相比的优点在于：本发明极大地提高了基于同步旋转坐标方法的基本锁相环的性能，可以极大降低并网时的电能损耗，提高了整个系统的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及电力控制技术领域，具体为一种用于并网逆变器的串级自适应锁相环技术。

背景技术

随着新能源如风力，水力的快速发展，越来越多分布式发电站被建立，然而被储存在发电站电池内的电能需要使用逆变器从直流转化为和电网三相电一致的交流，因此，快速获取电网三相电的相位，频率和幅值等信息非常重要，这些信息的精确程度直接决定了电能传输的效率和电网突发故障时发电站的处理能力。

现存有许多获取三相电信息的方法，锁相环是其中最常见的一种。本方法基于同步旋转坐标方法，然而仅使用单PI控制器的锁相环的性能有限，难以应对越来越高的电网并网要求，因此更高性能的锁相环是急需的。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于并网逆变器的串级自适应锁相环技术，提供一种快速响应，低过冲且对频率变化敏感的锁相环控制方法。

为实现上述目的，采用如下技术方案：一种用于并网逆变器的串级自适应锁相环技术，包括鉴相器、外环控制器、外环自适应运算单元、内环控制器、内环自适应运算单元以及压控振荡器；

所述鉴相器的输入端输入三相电信号，输出端与外环控制器以及外环自适应运算单元信号连接；

所述外环控制器的输出端与内环控制器以及内环自适应运算单元信号连接；

所述外环自适应运算单元的输出端与外环控制器信号连接；

所述内环控制器的输出端与压控振荡器信号连接；

所述内环自适应运算单元的输出端与内环控制器信号连接；

所述压控振荡器的输出端输出相位信息，并与鉴相器信号连接。

作为改进，所述鉴相器为dq变换，其输出代表了相位差，可作为外环控制器的输入；所述外环控制器的输出为频率，频率和三相电频率参考值的差值作为内环控制器的输入；所述内环控制器的输出为角速度，经过压控振荡器化为相位，作为dq变换(鉴相器)的负反馈输入。

作为改进，所述外环控制器的输出叠加一个中心频率，所述中心频率等同于电网的真实频率，中心频率与三相电参考频率的相互抵消，外环控制器的输出可直接作为内环控制器的输入。

作为改进，所述内环控制器叠加一个中心角速度，所述中心角速度使用动态值，使用另外一个锁相环的输出作为中心角速度，构成双锁相环结构。

作为改进，自适应方法为，对误差值进行对数运算，数学表达式如下：

KP＝K×log(error)+1

误差值越大时，比例控制器的增益就越大，因此收敛速度极快；误差值越小时，比例控制器的增益就越小，因此系统的过冲较小；但为了防止误差值极小时，比例控制器的增益接近于零，该自适应方法需要一个最小值限制，即比例控制器的增益不能小于该最小值。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明极大地提高了基于同步旋转坐标方法的基本锁相环的性能，可以极大降低并网时的电能损耗，提高了整个系统的鲁棒性。

附图说明

图1是本发明一种用于并网逆变器的串级自适应锁相环技术的系统结构示意图。