[发明专利]一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法

说明书

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法。

背景技术

随着传统能源的日益枯竭和由于使用化石能源所带来的环境污染和温室效应，以风能、太阳能等为代表的新能源必将逐步取代传统能源，成为未来能源结构中的主导。

新能源一般通过电力电子设备接入电力系统。随着新能源并网容量的不断扩大，穿透率的升高对电力系统的安全运行产生不容忽视的影响，因此要求新能源电站在电网故障期间保持不间断并网运行，并按照要求向电网注入无功分量以利于电网恢复，即并网规则中的低电压穿越要求(low voltage ride through，LVRT)。

新能源并网变流器在正常运行期间需要通过锁相环来锁定电网相位，从而实现并网运行，按要求向电网注入有功、无功功率，常规锁相环的结构如图1所示。三相电网电压经过坐标变换后输出的Q轴电压U_q经比例积分变换后加入2πf调节，进行积分后与2π相MOD后得到θ_g。

在低电压穿越期间，由于存在电网电压不对称跌落故障，故需要进行双旋转坐标变换，以得出三相电网电压正序分量的Q轴电压，结构框图如图2所示。双旋转坐标变换输出的Q轴电压U_q经比例积分变换后加入2πf调节，进行积分后与2π求余后得到[0,2π]间变化的相位θ_g。

在低电压穿越期间，电网电压最低可跌落到零，此时输出的Q轴电压U_q很低，若不做处理，则按照常规状态下设计的比例积分参数不合理，控制环响应过慢，可能导致锁相失败。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，用以实现低电压穿越期间的锁相。

本发明采用以下技术方案：

一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，在电网电压跌落高于k倍额定时，对双旋转坐标变换得出正序Q轴电压U_q做标幺处理；在电网电压跌落低于k倍额定时，将比例积分环节的输入断开，通过积分环节维持锁相环输出。

进一步的，将三相电网电压U_a、U_b、U_c经过双旋转坐标变换，得出正序D轴电压U_d和正序Q轴电压U_q，对正序Q轴电压U_q进行标幺得到标幺值U_qpu，标幺值经过PI调节器与开关S连接。

进一步的，当时，将开关S合上；反之，则将开关S断开，其中，U_N为电网电压额定值，k为比例系数。

进一步的，将开关S的输出值经比例积分变换后加入2πf调节，进行积分后与2π求余后得到[0,2π]间变化的相位θ_g。

进一步的，标幺值U_qpu为：

其中，U_q为正序Q轴电压，U_d为正序D轴电压。

进一步的，k为0.2。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供的一种并网变流器低电压穿越锁相改进方法，在电网电压跌落高于k倍额定时，对双旋转坐标变换得出正序Q轴电压U_q做标幺处理，避免因为电压跌落导致Q轴电压U_q减小，从而由于比例积分参数不合理导致锁相失败的问题；在电网电压跌落低于k倍额定时，将比例积分环节的输入断开，通过积分环节维持锁相环输出，避免由于电网电压过低，导致锁相失败的问题。

进一步的，当时，由于此时电网电压跌落深度不深，S闭合，可以继续进行电网电压锁相，当电网电压跌落后，由于正序Q轴电压U_q降低，若不进行处理，则由于误差输入降低，而比例积分(PI)矫正环节的比例系数没有相应增大，相当于控制环带宽降低，影响PI矫正环节输出，从而影响锁相环输出。采用本发明的方案，可保持正序Q轴电压值，不影响后级PI环节的输出，不影响锁相环的动态性能；反之，电网电压跌落深度较深，再采用该种锁相方式可能会造成较大的误差，根据低电压穿越标准的要求，在该跌落深度下持续时间较短，故可断开开关S，维持之前的输出。