[发明专利]一种并网变流器电压相位检测方法和系统

说明书

本发明公开了一种并网变流器电压相位检测方法和系统，属于电力电子技术领域。将畸变且不平衡的电压瞬时值e_a、e_b、e_c合成电压矢量并投影到一个VSF上。根据电压矢量在VSF上的空间几何关系计算出正序基波电压的相位。调整VSF的转速和转向，依据正序基波电压相位的计算方法可以计算出正序/负序m次电压的相位。本发明解决了在电网电压畸变不平衡时传统相位检测方法存在误差的问题，且不需要整定PI参数，使得相位检测的调整过程简单。与SRF‑PLL相比，该相位检测算法不受电压畸变和不平衡的影响，可以检测任意指定的正负序基波和谐波电压相位。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，涉及一种并网变流器电压相位检测方法和系统。

背景技术

微电网是由若干分布式电源(Distributed Generation,DG)、储能装置和就地负荷组成的可控系统，具有孤岛和并网两种运行模式，其中DG通常经由三相并网逆变器接入电网。为了实现离/并网切换以及向电网注入单位功率因数的电流，并网变流器需要检测公共连接点(Point of Common Coupling,PCC)的电压相位。由于微电网中接入大量并网变流器，线路阻抗通常不可忽略，因此PCC电压含有背景谐波和负序而表现为畸变和不平衡。三相并网变流器的电压相位检测通常采用基于同步坐标系的软件锁相环(SynchronousReference Frame Phase Locked Loop,SRF-PLL)，电压畸变不平衡时，其中的负序分量会在SRF-PLL的同步坐标变换结果中产生2倍频振荡，即便低通滤波器也不能完全消除振荡对检测精度的影响，从而使相位检测结果存在误差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术中，并网变流器的电压相位检测方法检测精度低的缺点，提供一种并网变流器电压相位检测方法和系统。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种并网变流器电压相位检测方法，包括如下步骤：

步骤1)将畸变且不平衡的电压瞬时值合成为电压矢量，建立转速和转向可调的虚拟同步坐标系，之后将电压矢量投影到虚拟同步坐标系上；

步骤2)从电压矢量e在虚拟旋转坐标系上的坐标中提取小于0.5Hz的低频分量，计算出正序基波电压相位；

步骤3)同步坐标系保持转向不变，调整转速，将电压矢量投影到同步坐标系，计算得到正序谐波次电压的相位；

步骤4)调整同步坐标系的转向，保持转速不变，将电压矢量投影到同步坐标系中，计算得到负序谐波次电压的相位。

优选地，步骤1)具体为：

步骤101)设畸变且不平衡的电压为：

步骤102)将畸变且不平衡的电压合成为电压矢量e，

步骤103)建立转速为ω′t+γ，转向为逆时针的虚拟同步坐标系，电压矢量e在静止的复平面坐标系上的坐标为：

步骤104)由于e与x轴的夹角为ω′t+γ-θ，其在虚拟同步坐标系上的坐标为：

其中，E为幅值，m为谐波次数，θ为初始相角；上标﹢表示正序，上标﹣表示负序；ω′为微电网规定的工频角速度，γ为随机变化的相角。

优选地，步骤2)具体为：

将e_R和e_I的值代入公式(4)得：