本發(fā)明涉及并網(wǎng)控制，具體涉及一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法、系統(tǒng)及設(shè)備。

背景技術(shù)：

1、目前國內(nèi)大容量的電動機驅(qū)動需求越來越大，特別是大容量電機試驗臺、壓縮空氣儲能以及汽電雙驅(qū)等，這些領(lǐng)域都需要配置大容量四象限變頻器用于電機的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)和能量回饋。在級聯(lián)型三相整流四象限變頻器中，高壓變頻電源系統(tǒng)由電網(wǎng)母線供電，通過移相變壓器分別給各個功率單元供電，單臺變頻器每相由多個功率單元級聯(lián)，功率單元整流側(cè)采用多重化afe(active?front?end)整流/回饋。

2、afe整流通過制整流橋igbt通斷輸出pwm波實現(xiàn)并網(wǎng)，在大電網(wǎng)下，變頻器幾乎不會對電網(wǎng)造成任何影響；但由于afe整流并網(wǎng)輸出的pwm波并非是標準正弦波，因此在實際工況中存在現(xiàn)場電網(wǎng)容量遠小于四象限變頻器容量的情況，pwm波會對電網(wǎng)造成較大影響，從而導(dǎo)致四象限變頻器在并網(wǎng)過程中出現(xiàn)沖擊電流過高，電網(wǎng)電壓諧波變差，系統(tǒng)并網(wǎng)控制失穩(wěn)等情況，無法正常實現(xiàn)并網(wǎng)，影響設(shè)備正常運行。

3、因此，本發(fā)明旨在提供一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法、系統(tǒng)及設(shè)備，以解決上述提到的相關(guān)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)中四象限變頻器在并網(wǎng)過程中出現(xiàn)沖擊電流過高，電網(wǎng)電壓諧波變差，系統(tǒng)并網(wǎng)控制失穩(wěn)等情況，無法正常實現(xiàn)并網(wǎng)，影響設(shè)備正常運行，目的在于提供一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法、系統(tǒng)及設(shè)備，通過采用dq坐標系下的三相鎖相環(huán)和sogi鎖相環(huán)組成的雙鎖相環(huán)模式，實現(xiàn)在不同相序下以及在大諧波電壓下的穩(wěn)定準確鎖相與控制；同時通過對四象限變頻器中各個功率單元劃分至不同的并網(wǎng)等級，并采用分級并網(wǎng)策略，能夠有效降低并網(wǎng)初期的電流沖擊，實現(xiàn)并網(wǎng)過程中電網(wǎng)電流低于現(xiàn)場保護電流值，電網(wǎng)電壓幅值實現(xiàn)快速恢復(fù)；從而通過采用本技術(shù)方案，可有效解決弱電網(wǎng)下大容量四象限變頻器并網(wǎng)過程中出現(xiàn)的沖擊電流過高，電網(wǎng)電壓大幅拉低，電網(wǎng)諧波增大，系統(tǒng)并網(wǎng)控制失穩(wěn)等多種異常情況，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定并網(wǎng)運行。

2、本發(fā)明通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)：

3、一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法，方法包括：

4、利用dq坐標系下的三相鎖相環(huán)確定電網(wǎng)電壓信號的電網(wǎng)電壓相序以及相位參考角度；

5、根據(jù)電網(wǎng)電壓相序和相位參考角度確定sogi鎖相環(huán)的電壓輸入信號與初始化角度，利用sogi鎖相環(huán)對總諧波畸變率超過預(yù)設(shè)的畸變閾值的電網(wǎng)電壓進行鎖相，在電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電壓相序滿足并網(wǎng)條件時輸出并網(wǎng)前饋信號；

6、根據(jù)預(yù)設(shè)的分級規(guī)則將四象限變頻器中各個功率單元劃分至不同的并網(wǎng)等級中，以及基于并網(wǎng)前饋信號，鎖相后的四象限變頻器控制開關(guān)器件按照預(yù)設(shè)的并網(wǎng)模式，對不同并網(wǎng)等級的功率單元實現(xiàn)分級并網(wǎng)控制。

7、進一步地，在利用dq坐標系下的三相鎖相環(huán)確定電網(wǎng)電壓信號的電網(wǎng)電壓相序以及相位參考角度之前，方法還包括：

8、電網(wǎng)母線輸出端和變頻器輸入端之間設(shè)置rc濾波電路，對電網(wǎng)電壓進行濾波處理得到濾波后的電網(wǎng)電壓。

9、進一步地，預(yù)設(shè)的分級規(guī)則具體為按照在四象限變頻器中與變頻器的級聯(lián)順序依次等級劃分；不同的并網(wǎng)等級包括第一級單元、第二級單元、第三級單元以及第四級單元。

10、進一步地，預(yù)設(shè)的并網(wǎng)模式包括手動確認分級并網(wǎng)、定時自動分級并網(wǎng)以及電網(wǎng)恢復(fù)自動分級并網(wǎng)。

11、進一步地，手動確認分級并網(wǎng)具體為：基于并網(wǎng)前饋信號控制第一級單元中各個功率單元的開關(guān)器件工作，以實現(xiàn)第一級單元各個功率單元的電網(wǎng)電壓并網(wǎng)控制；

12、在檢測到第一級單元各個功率單元的電網(wǎng)電壓并網(wǎng)穩(wěn)定后，利用上位機輸入并網(wǎng)使能信號，基于并網(wǎng)使能信號控制第二級單元并網(wǎng)控制。

13、進一步地，定時自動分級并網(wǎng)具體為：基于并網(wǎng)前饋信號控制第一級單元中各個功率單元的開關(guān)器件工作，以實現(xiàn)第一級單元各個功率單元的電網(wǎng)電壓并網(wǎng)控制；

14、在檢測到第一級單元各個功率單元的電網(wǎng)電壓并網(wǎng)穩(wěn)定后，按照預(yù)設(shè)的時間間隔輸出并網(wǎng)使能信號，基于并網(wǎng)使能信號控制第二級單元并網(wǎng)控制。

15、進一步地，電網(wǎng)恢復(fù)自動分級并網(wǎng)具體為：基于并網(wǎng)前饋信號控制第一級單元中各個功率單元的開關(guān)器件工作，以實現(xiàn)第一級單元各個功率單元的電網(wǎng)電壓并網(wǎng)控制；

16、在檢測到第一級單元各個功率單元的電網(wǎng)電壓并網(wǎng)穩(wěn)定后輸出并網(wǎng)使能信號，基于并網(wǎng)使能信號控制第二級單元并網(wǎng)控制。

17、本發(fā)明還提供一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)用于上述任意一項所述的一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法中，所述系統(tǒng)包括：

18、第一模塊，用于利用dq坐標系下的三相鎖相環(huán)確定電網(wǎng)電壓信號的電網(wǎng)電壓相序以及相位參考角度；

19、第二模塊，用于根據(jù)電網(wǎng)電壓相序和相位參考角度確定sogi鎖相環(huán)的電壓輸入信號與初始化角度，利用sogi鎖相環(huán)對總諧波畸變率超過預(yù)設(shè)的畸變閾值的電網(wǎng)電壓進行鎖相，在電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電壓相序滿足并網(wǎng)條件時輸出并網(wǎng)前饋信號；

20、第三模塊，用于基于預(yù)設(shè)的分級規(guī)則將四象限變頻器中各個功率單元劃分至不同的并網(wǎng)等級中，以及響應(yīng)于并網(wǎng)前饋信號，鎖相后的四象限變頻器控制開關(guān)器件按照預(yù)設(shè)的并網(wǎng)模式，對不同并網(wǎng)等級的功率單元實現(xiàn)分級并網(wǎng)控制。

21、本發(fā)明還提供一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)上述中任意一項所述的方法的步驟。

22、本發(fā)明還提供一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)上述中任意一項所述的方法的步驟。

23、本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下的優(yōu)點和有益效果：

24、在本發(fā)明中，通過采用dq坐標系下的三相鎖相環(huán)和sogi鎖相環(huán)組成的雙鎖相環(huán)模式，實現(xiàn)在不同相序下以及在大諧波電壓下的穩(wěn)定準確鎖相與控制；同時通過對四象限變頻器中各個功率單元劃分至不同的并網(wǎng)等級，并采用分級并網(wǎng)策略，能夠有效降低并網(wǎng)初期的電流沖擊，實現(xiàn)并網(wǎng)過程中電網(wǎng)電流低于現(xiàn)場保護電流值，電網(wǎng)電壓幅值實現(xiàn)快速恢復(fù)；從而通過采用本技術(shù)方案，可有效解決弱電網(wǎng)下大容量四象限變頻器并網(wǎng)過程中出現(xiàn)的沖擊電流過高，電網(wǎng)電壓大幅拉低，電網(wǎng)諧波增大，系統(tǒng)并網(wǎng)控制失穩(wěn)等多種異常情況，實現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定并網(wǎng)運行；同時，通過加入rc濾波電路后再并網(wǎng)，對電網(wǎng)電壓諧波會有明顯改善。

技術(shù)特征：

1.一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法，其特征在于，方法包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法，其特征在于，在利用dq坐標系下的三相鎖相環(huán)確定電網(wǎng)電壓信號的電網(wǎng)電壓相序以及相位參考角度之前，方法還包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法，其特征在于，預(yù)設(shè)的分級規(guī)則具體為按照在四象限變頻器中與變頻器的級聯(lián)順序依次等級劃分；不同的并網(wǎng)等級包括第一級單元、第二級單元、第三級單元以及第四級單元。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法，其特征在于，預(yù)設(shè)的并網(wǎng)模式包括手動確認分級并網(wǎng)、定時自動分級并網(wǎng)以及電網(wǎng)恢復(fù)自動分級并網(wǎng)。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法，其特征在于，手動確認分級并網(wǎng)具體為：基于并網(wǎng)前饋信號控制第一級單元中各個功率單元的開關(guān)器件工作，以實現(xiàn)第一級單元各個功率單元的電網(wǎng)電壓并網(wǎng)控制；

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法，其特征在于，定時自動分級并網(wǎng)具體為：基于并網(wǎng)前饋信號控制第一級單元中各個功率單元的開關(guān)器件工作，以實現(xiàn)第一級單元各個功率單元的電網(wǎng)電壓并網(wǎng)控制；

7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法，其特征在于，電網(wǎng)恢復(fù)自動分級并網(wǎng)具體為：基于并網(wǎng)前饋信號控制第一級單元中各個功率單元的開關(guān)器件工作，以實現(xiàn)第一級單元各個功率單元的電網(wǎng)電壓并網(wǎng)控制；

8.一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)用于權(quán)利要求1-7任意一項所述的一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法中，所述系統(tǒng)包括：

9.一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的方法的步驟。

10.一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)權(quán)利要求1至7中任意一項所述的方法的步驟。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于四象限變頻器的并網(wǎng)控制方法、系統(tǒng)及設(shè)備，具體涉及并網(wǎng)控制技術(shù)領(lǐng)域，其技術(shù)要點為：利用DQ坐標系下的三相鎖相環(huán)確定電網(wǎng)電壓信號的電網(wǎng)電壓相序以及相位參考角度；根據(jù)電網(wǎng)電壓相序和相位參考角度確定SOGI鎖相環(huán)的電壓輸入信號與初始化角度，利用SOGI鎖相環(huán)對總諧波畸變率超過預(yù)設(shè)的畸變閾值的電網(wǎng)電壓進行鎖相，在電網(wǎng)電壓和電網(wǎng)電壓相序滿足并網(wǎng)條件時輸出并網(wǎng)前饋信號；根據(jù)預(yù)設(shè)的分級規(guī)則將四象限變頻器中各個功率單元劃分至不同的并網(wǎng)等級中，以及基于并網(wǎng)前饋信號，鎖相后的四象限變頻器控制開關(guān)器件按照預(yù)設(shè)的并網(wǎng)模式，對不同并網(wǎng)等級的功率單元實現(xiàn)分級并網(wǎng)控制。

技術(shù)研發(fā)人員：余書瀚,常瑞,彭偉,馮海波,關(guān)皓騰,黃磊
受保護的技術(shù)使用者：東方日立（成都）電控設(shè)備有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6