[发明专利]一种采用多同步参考坐标系变换的电压信号检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及检测电网电压信号的装置，具体涉及一种动态响应速度快、能够消除不对称和谐波干扰、准确提取电网信号的一种采用多同步参考坐标系变换的电压信号检测装置。

背景技术

在新能源发电中，各种分布式电源通过电力电子变流器并网，要实现并网变流器与电网的同步运行，需检测电网电压的频率、相位和基波分量，即提取电网电压信号，同时电网电压信号还可能会参与变流器的控制。电网电压信号提取装置的性能会影响分布式发电系统的并网运行性能。随着电网环境的变化和变流器技术的不断发展，并网变流器对电网电压信号提取的要求也在不断提高。大规模新能源发电并入电网，电网也对新能源发电参与系统频率控制也提出了要求。非理想工况下，电网电压可能会出现不对称、谐波和频率变化等。电网电压信号检测装置也需要在非理想工况下具有良好的同步性能，同时动态响应速度也是需要考虑的一个重要指标。

在近似认为电网频率恒定的情况下，瞬时对称分量法和基于瞬时对称分量法的延时信号对消法，以及空间矢量滤波法均被用于电网电压信号的检测，并得到了较好的效果。但当电网频率变动时，检测结果受到影响，同步效果差。在新能源发电网系统中，接入点的电网频率会存在波动。因此应用于新能源发电并网的电网电压信号检测装置还需具有频率自适应性。基于dq变换的同步参考坐标系锁相环(Synchronous Reference Frame PLL，SRF-PLL)方法具有频率自适应功能，该装置在理想电网电压情况下可以实现优越的同步效果，已得到了广泛的应用。但在电网电压不对称和含有谐波的非理想工况下，同步效果受到极大影响。在电网电压不对称的情况下，电压负序分量在dq轴坐标系分量上存在二倍工频波动，为了消除负序分量对同步性能的影响，可以采用降低低通滤波器带宽的方法来提高同步效果，但动态响应速度会受到影响。为了在同步效果和动态响应速度方面进行折中，许多文献提出了不同的解决方案。如采用双二阶通用积分器得到和电网电压正交的90°移相信号，先进行正负序分解避免二倍工频分量的产生，然后进行dq变换以消除负序分量的影响。以及基于正序dq轴坐标系分解的解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)，DDSRF-PLL是解决电网不平衡对电网电压信号检测的影响问题较为优秀的解决方案。另外以自适应滤波器(ANF)为基础的具有频率自适应功能的非线性同步方案也由单相系统的应用，通过对每相分别采用一个ANF单元进行锁相推广用于三相系统，可解决电网电压不对称的问题。采用附加的第四个ANF单元改善频率跟踪性能的增强型PLL(EPLL)也被用于解决负序分量的问题。为了解决谐波对同步效果的影响，上述方案均以降低带宽，牺牲动态响应速度为代价，而采用附加的时变滤波单元来抵消部分谐波的影响，实现非常复杂。基于解耦多坐标系统锁相环的电压控制方法进行了有限的谐波解耦，不具有通用性，并且频率信号提取是没有经过低通滤波器，当含有高次谐波时，将不能准确提取频率。

综上所述，现有检测电网信号的装置存在以降低带宽，牺牲动态响应速度为代价来减小谐波的干扰，控制运算复杂等缺陷。

发明内容

本发明的目的是，提供一种动态响应速度快、能够消除不对称和谐波干扰、准确提取电网信号、并具有通用性的一种采用多同步参考坐标系变换的电压信号检测装置。

本发明的技术方案是这样的：