[发明专利]一种基于动态电压恢复器的锁相环控制方法和系统

说明书

本发明公开了基于动态电压恢复器的锁相环控制方法及系统，其中方法包括：通过软件锁相环，实时监测三相电网的电压信号的基波正序相位；通过旋转坐标变换，将三相电网的电压信号转换到基于旋转坐标下，得到dq电压信号的正序电压V_S⁺¹，其中，正序电压分量V_S⁺¹包括D轴的正序电压分量V_sd⁺,及Q轴正序电压分量V_sq⁺¹；设定电压变化阈值V_{ol_d_Min}，当D轴正序电压幅值经过低通滤波器的值大于V_{ol_d_Min}，将锁相环控制器的输入量定义为当D轴正序电压幅值经过低通滤波器的值小于所述电压变化阈值V_{ol_d_Min}，将V_sq⁺¹/V_{ol_d_Min}，上述动态电压恢复器的锁相环控制方法不再受正序电压幅值分量变化的影响，解决了传统锁相环再市电跌落故障时的动态响应问题。使其既能兼顾稳态特性又能有很好的动态特性。

技术领域

本发明涉及自动控制领域，特别是涉及一种基于动态电压恢复器的锁相环控制方法和系统。

背景技术

动态电压恢复器即DVR(以下简称DVR)，是带有储能装置(系统)的串或并联补偿装置，除无功功率之外，有补偿有功功率的能力。应用现代电力电子技术可以实现电能质量的控制和为用户提供特定的电能供应。

计算机系统的电压受到干扰造成负荷侧电压短时跌落(几个周波至几十个周波)是造成敏感负荷，计算机设备故障的主要原因。而动态电压恢复器(DVR)，在1～2毫秒之内产生补偿电压，抵消系统电压所受干扰，使负荷侧电压感受不到扰动，保证了敏感负荷，计算机负荷的安全可靠运行。动态电压调节器响应速度快，可以保证负荷侧电压波形为标准正弦，消除电压谐波和电压波动与闪变对负载的影响。

离线式DVR仅在电网电压跌落发生的时刻投入运行，电网正常时是处于旁路状态，以减少损耗。有些DVR设备也可以在电网正常的时候，并网提供无功电流补偿功能。但是不管时离线状态或者是并网补偿无功电流状态或者是在线式串联DVR，DVR设备需要始终通过自身的软件锁相环保持与电网电压相位时刻同步，在发生电压跌落时刻能够快速跟踪系统角度且需要保证系统计算得到正确得电网的正负序分量从而迅速有效的判断电压跌落，因此锁相环的稳态及动态性能决定了DVR谐波抑制能力和电压补偿响应速度以及电压恢复时平滑切换的能力。

目前传统的基于双DQ同步坐标变换的锁相环控制技术(DDSRF-PLL)可将三相电网电压矢量分为正序和负序两个分量，将两个分量通过坐标变换分别对应ω的角速度逆时针旋转的同步坐标系，以ω角速度顺时针方向旋转的同步坐标系。

对于DDSRF-PLL方案，由于PLL(锁相环，Phase Locked Loop)控制器的高带宽，仅使用正序电压分量，所以在应对非对称电网故障条件下可以表现得非常好，与电网正常时并无太多差别。DDSRF-PLL最重要的优势在于对在电网不平衡时正负序检测和在电网谐波含量较大两种条件下，它表现出非常好的鲁棒性。

但是，如图1所示，从现有的DDSRF-PLL的线性模型来分析，它的正序电压幅值是锁相环路增益的一部分，随着正序电压幅值的减小，锁相环的控制带宽也会变小，这就导致在发生电网电压跌落故障时，总会伴随着非常大的超调，影响电压跌落时刻电网相位的计算以及正负序电压分量的计算提取。从而可能导致动态电压恢复器电压补偿失败。

发明内容

基于此，有必要针对上述正序电压幅值的减小，导致锁相环的控制带宽变小，进而导致电网电压跌落的故障问题，提供一种避免电网电压跌落的基于动态电压恢复器的锁相环控制系统。

一种基于动态电压恢复器的锁相环控制方法，包括：

通过软件锁相环，实时监测三相电网的电压信号的基波正序相位；