[发明专利]一种基于重复控制的微电网单相并网锁相环控制方法

说明书

技术领域

本发明属微电网技术领域，涉及一种基于重复控制的微电网单相并网锁相环控制方法。

背景技术

    锁相环（Phase-Locked Loop,简称PLL）技术是指能自动追踪输入信号频率与相位的闭环控制系统，被广泛应用于电网频率调整、电力系统自动化、雷达技术及其它一些高技术领域，在光伏发电系统中它同样具有十分重要的作用。

在并网逆变控制环节中，光伏阵列产生的直流电能转换为交流电能，而与电网并网则需要满足并网电流与电网电压同频同相的条件，因此，采用锁相环技术调节相位差是必不可少的。

PLL的实现可以采用硬件方式或者软件方式。硬件方式包括模拟锁相环、数字锁相环以及混合锁相环，它们的硬件电路较为复杂，是早期锁相技术的常用方式。随着电子科技的发展，软件锁相技术(SPLL)越来越受重视。常规的软件锁相环算法有两种：一种基于过零比较的方式，一种基于瞬时无功理论。前者在一个工频周期内只能检测到电压的两个过零点，因而限制了锁相环的速度，而且在电网电压发生波动和畸变时，不能准确的捕捉到过零点，从而影响了锁相的精度；后者由于软件锁相结构简单，动态响应速度快而被广泛应用，然而该算法存在较大的延时，从而影响锁相的精度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种可减小锁相延迟并增强其动态性能、且可提高锁相精度的基于重复控制的微电网单相并网锁相环控制方法。

为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种基于重复控制的微电网单相并网锁相环控制方法，包括如下步骤：

步骤1 采集单相电网电压信号                                                ；

步骤2采用二级广义积分器的方法建立正交坐标系，所述单相电网电压信号经二阶广义积分器得到两个正交电压分量和，其表达式为

；

；

步骤3 根据改进的瞬时无功理论建立基于重复控制的微电网单相并网锁相环；所述基于重复控制的微电网单相并网锁相环省去了原来的p-q变换环节，其直接采用瞬时有功功率P＇作为给定量来实现锁相控制；其包括重复控制器、积分器、取余数环节Mod、相位超前90°环节、第一取sin函数环节1-sin、第二取sin函数环节2-sin、第二至第三乘法器和低通滤波器；

（1）所述瞬时有功功率是由输入电压相位和锁相输出相位的差值引起的变化功率，它与给定值0通过所述重复控制器调节后输出角频率；

（2）所述角频率与基准频率相加后，得到虚拟电流的角频率，其与电网电压的角频率满足如下的关系

； 

其中，为电网电压的角频率；取工频频率50Hz；

（3）一方面，所述虚拟电流的角频率依次经过所述积分器、取余数环节Mod，得到虚拟电流的相位θ；另一方面，所述虚拟电流的角频率与给定值经过所述第三乘法器后的乘积再经过所述低通滤波器后，得到电网电压的频率f；

（4）所述虚拟电流的相位θ经所述相位超前90°环节后得到电网电压的相位θ′； 

（5）所述虚拟电流的相位θ与给定值做加法运算后的和经所述第二取sin函数环节2-sin后，得到正交电流分量；

（6）所述虚拟电流的相位θ经第一取sin函数环节1-sin后得到正交电流分量；

（7）将所述正交电流分量和正交电压分量分别输入所述第一乘法器后，得到α轴有功分量P_α；

（8）将所述正交电流分量和正交电压分量分别输入所述第二乘法器后，得到β轴有功分量P_β；

（9）经所述α轴有功分量P_α与β轴有功分量P_β进行加法运算，得到瞬时有功功率P＇；所述瞬时有功功率P＇的表达式为

              ；

其中，、是通过移相构造的两个正交电流分量，且 滞后 的相位为90°；

（10）将得到的瞬时有功功率P＇反馈到基于重复控制的微电网单相并网锁相环的输入端再与给定值0进行比较，并重复进行所述步骤3中（1）~（9）的过程。

所述重复控制器包括信号发生器、周期延迟环节和补偿器；所述重复控制器的传递函数为

；

所述信号发生器为；所述周期延迟环节为；所述补偿器为。