[发明专利]交流电网相位变化检测和补偿系统和方法

说明书

技术领域

本发明公开的实施方式涉及能量转换系统和方法，特别涉及一种对交流电网中的相位变化进行检测和补偿的系统和方法。

背景技术

一般而言，在能量转换系统中，例如可再生能源能量转换系统中，通常使用锁相环装置(Phase locked loop，PLL)来进行能量转换系统和电网之间的同步控制。图1示出一种传统使用的锁相环装置。图1所示的锁相环装置120包括坐标变换单元114，其用于将三相电网电压信号112转换成在d-q坐标系下的d轴电压信号(图未示出)和q轴电压信号116。该q轴电压信号116被提供给求和元件118，该求和元件118将零电压指令信号122与q轴电压信号116相减，以得到q轴电压偏差信号124。该零电压指令信号122表示在稳态情形下，q轴电压信号116应当被调节为零。该电压偏差信号124经过比例积分调节器126处理后，产生频率参考信号128。该频率参考信号128经过限幅元件132限制其幅值后，以得到限制的频率参考信号134。该限制的频率参考信号134经过积分元件136积分后，产生参考相位角信号138。该参考相位角信号138并被传回给该坐标变换单元114，以用于进行电压变换。当锁相环装置120锁定电网时，q轴电压信号116为零，参考相位角信号138即代表电网电压112的相位角。然而，当电网发生瞬态事件或者遇到故障情形时，电网电压112可能存在较大的相位变化，此时q轴电压信号116不为零。在此情形下，由于锁相环装置120的控制环路的响应速度较慢，锁相环装置120可能无法快速地提供电网电压的正确相位信息。使用错误的相位信息进行控制，可能会导致反向的功率从电网流向能量转换系统。此反向的功率流可能会损坏能量转换系统内的半导体器件，并会产生功率不平衡问题，以及导致能量转换系统的直流母线承受较大的电压压力。

因此，有必要提供一种改进的系统和方法来解决上述的技术问题。

发明内容

有鉴于上述提及之技术问题，本发明的一个方面在于提供一种相位变化检测系统。该相位变化检测系统包括坐标变换装置和相位变化检测装置。该坐标变换装置被配置成用于接收一相或者多相的电网电压反馈信号，并将该一相或者多相的电压反馈信号变换成在静止坐标系下的第一电压分量信号和第二电压分量信号。该相位变化检测装置与该坐标变换装置连接，该相位变化检测装置被配置成用于接收该第一电压分量信号和该第二电压分量信号，并至少基于该第一电压分量信号和该第二电压分量信号计算出代表存在于该一相或者多相的电压反馈信号中的相位变化的相位偏差信号。

在一些实施方式中，在此提供的相位变化检测系统中，该相位变化检测系统包括相位角计算单元，预处理单元，第一滤波器，第二滤波器，以及求和元件。该相位角计算单元被配置成用于接收该第一电压分量信号和该第二电压分量信号，并至少基于该第一电压分量信号和该第二电压分量信号计算出瞬时相位角信号。该预处理单元被配置成用于接收该瞬时相位角信号以及参考信号，并通过将该瞬时相位角信号和该参考信号相减以得到预处理的相位角信号。该第一滤波器被配置成用于对该预处理的相位角信号进行滤波，以提供第一滤波器输出信号，该第一滤波器输出信号代表不包含相位变化内容的预处理的相位角信号。该第二滤波器被配置成用于对该预处理的相位角信号进行滤波，以提供第二滤波器输出信号，该第二滤波器输出信号代表包含相位变化内容的预处理的相位角信号。该求和元件被配置成用于将该第二滤波器输出信号和该第一滤波器输出信号相减，以得到该相位偏差信号。

在一些实施方式中，在提供的相位变化检测系统中，该第一滤波器包括慢速滤波器，该慢速滤波器具有第一带宽，以用于有效滤除预处理的相位角信号中包含的相位偏差信号；该第二滤波器包括快速滤波器，该快速滤波器具有大于该第一带宽的第二带宽，用于允许该预处理的相位角信号中包含的相位偏差信号通过。