基于動態(tài)同步信號定向的并網(wǎng)變換器暫態(tài)控制方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及適用于電網(wǎng)電壓不平衡條件下暫態(tài)控制的電氣控制領域，尤其設及基 于動態(tài)同步信號定向的并網(wǎng)變換器暫態(tài)控制方法。
【背景技術】
[0002] 目前，典型的并網(wǎng)變換器系統(tǒng)包括:帶有直流側和交流側的并網(wǎng)變換器、接于變換 器交流側的電網(wǎng)、接于變換器直流側的能量單元(如光伏、風力發(fā)電等）W及變換器的控制 系統(tǒng)。由于電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障時并網(wǎng)點電壓會出現(xiàn)S相不平衡，控制系統(tǒng)中通常需要加 入負序控制W保證變換器的穩(wěn)定運行?，F(xiàn)有的并網(wǎng)變換器控制系統(tǒng)如圖1所示，采用雙比例 積分器(PI)分別對正、負序有功、無功電流進行獨立控制。為此需要獲得正、負序有功、無功 電流的反饋信號，其處理過程如下： (i) 利用電壓霍爾傳感器采集=相電網(wǎng)電壓信號、電流霍爾傳感器采集立相電 流信號Jg誠C ; (ii) 電壓信號經(jīng)過第一=相靜止/兩相靜止坐標變換模塊，轉換得到包含正、 負序分量的綜合矢量Uga自；電流信號經(jīng)過第二=相靜止/兩相靜止坐標變換模塊，轉 換得到包含正、負序分量的綜合矢量; (iii) 綜合矢量^?巾通過正負序分離模塊得到正序電壓矢量^/￡^和負序電壓矢量 TT-U觸； (iv) 正序電壓矢量通入第一鎖相環(huán)獲得正序電壓同步相位信號巧+，17;^。通入 第二鎖相環(huán)獲得負序電壓同步相位信號0^ (V)綜合矢量^:^3與正序電壓同步相位信號；^+送入第一同步旋轉坐標變換模塊，從 靜止兩相坐標系變換到正轉坐標系下得到^ ^ '包含直流量與兩倍頻交流量； (Vi)也I、畜I分別送入兩倍電網(wǎng)頻率2似g的第一陷波器W濾除頻率的交流成 分，得到正序有功、無功電流的反饋信號1?; (Vii)這、唁分別與正序有功、無功電流的指令信號宙*、:填*比較，獲得誤差信號 么占送入比例積分(PI)調節(jié)器對誤差信號作調節(jié)，得到正轉坐標系下的正序電壓參 考值蹲； (Viii) 通過第一坐標變換模塊變換得到靜止兩相坐標系中正序電壓參考值; (ix) 與負序電壓同步相位信號伊送入第二同步旋轉坐標變換模塊，從靜止兩 相坐標系變換到反轉坐標系下得到I、.'(包含直流量與兩倍頻交流量）； (X) '送入兩倍電網(wǎng)頻率的第二陷波器W濾除頻率的交流成分，得 到負序有功、無功電流的反饋信號 (Xi)岳、r分別與負序有功、無功電流的指令信號岳*、:岳*比較，獲得誤差信號 送入比例積分(PI)調節(jié)器對誤差信號作調節(jié)，得到反轉坐標系下的負序電壓參 考值; Ui i )巧^通過第二坐標變換模塊變換得到靜止兩相坐標系中負序電壓參考值及； (Xiii)馬^與自相加得到空間矢量脈寬調制(SVPWM)模塊的參考信號。
[0003] 及經(jīng)過SVPWM模塊調制獲得并網(wǎng)變換器中功率器件的開關信號，實現(xiàn)電網(wǎng)電壓 不對稱故障條件下并網(wǎng)變換器正、負序電流分別在正、反轉坐標系中的獨立閉環(huán)控制，達到 所要求的控制目標。
[0004] 從(V-Vi)和（ix-x)中可知，要實現(xiàn)正負序電流的有效控制，首先應獲得準確的正、 負序有功、無功電流反饋信號，運需要鎖相環(huán)快速精確地提供正負序電網(wǎng)電壓同步信號。鎖 相環(huán)是典型的閉環(huán)系統(tǒng)，在電網(wǎng)穩(wěn)態(tài)時能良好工作，向控制系統(tǒng)提供準確的同步信號。然 而，在電網(wǎng)發(fā)生不對稱故障的暫態(tài)過程中，并網(wǎng)點會突然出現(xiàn)負序電壓，同時正序分量的相 位也會發(fā)生不同程度的跳變。運種情況下，鎖相環(huán)將無法快速準確地向并網(wǎng)變換器控制系 統(tǒng)提供電網(wǎng)電壓正負序同步信號，致使暫態(tài)過程中正、負序有功、無功電流反饋值的計算不 準確，使電流控制失效，危及并網(wǎng)變換器系統(tǒng)的安全運行。

【發(fā)明內容】

[0005] 本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種實現(xiàn)對變換器輸出電流正負序分量進行 有效控制的基于動態(tài)同步信號定向的并網(wǎng)變換器暫態(tài)控制方法。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明所述的基于動態(tài)同步信號定向的并網(wǎng)變換器暫態(tài)控制方 法，包括W下步驟： (1)采用電壓霍爾傳感器采集=相電網(wǎng)電壓信號采用電流霍爾傳感器采集=相 交流電流信號 間所述^相電網(wǎng)電壓信號￡/胃。6,經(jīng)過第一^相靜止/兩相靜止坐標變換模塊得到包含 正、負序分量的電網(wǎng)電壓綜合矢量UgW,該電壓綜合矢量￡/g.^經(jīng)過正負序分離模塊分別 得到正序同步旋轉坐標系下的分量和W及負序同步旋轉坐標系下的分量和 ，從而得到正序電壓肖和負序電壓t/；：W ;
間所述正序電壓肖通入第一鎖相環(huán)，得到正序電壓相位信號0+;所述負序電壓 Cw!通入第二鎖相環(huán)，得到負序電壓相位信號貸; (4)正序同步旋轉坐標系下的分量和W及負序同步旋轉坐標系下的分量 和經(jīng)過同步誤差信號計算模塊計算，分別得到正序鎖相環(huán)輸出同步信號的誤差選每+ 和負序鎖相環(huán)輸出同步信號的誤差A6T:

間將所述正序鎖相環(huán)輸出同步信號的誤差么巧+和所述負序鎖相環(huán)輸出同步信號的誤 差A伊"分別經(jīng)過第一動態(tài)同步信號生成模塊、第二動態(tài)同步信號生成模塊，實時補償?shù)剿?述正序電壓相位信號沒+和所述負序電壓相位信號礦上，得到精確同步電網(wǎng)電壓正負序分 量相位信號的動態(tài)正序同步信號和動態(tài)負序同步信號沒
做將所述=相交流電流信號/^。&^經(jīng)過第二=相靜止/兩相靜止坐標變換模塊得到包 含正、負序分量的交流電流綜合矢量自，該電流綜合矢量與所述動態(tài)正序同步信 號沒^共同通過第一同步旋轉坐標變換模塊，轉換得到正轉坐標系中包含直流量與兩倍電 網(wǎng)頻率交流量之和的\ 該電流綜合矢量JgWi與所述動態(tài)負序同步信號於 共同通過第二同步旋轉坐標變換模塊，轉換得到反轉坐標系中包含直流量與兩倍電網(wǎng)頻率 2仿g交流量之和的各I、:岳I ; 其中，正轉動態(tài)坐標系下旋轉坐標變換如下式表達：
其中，反轉動態(tài)坐標系下的坐標變換如下式表達：
例采用兩倍電網(wǎng)基波頻率的2￡0胃第一陷波器來濾除信號所述(6/、r |中26?胃頻 率的交流成分，得到正序有功無功電流的反饋信號^、^9;采用兩倍電網(wǎng)基波頻率的 第二陷波器濾除信號所述^^ \ igg '中^<?€頻率的交流成分，得到負序有功無功電流的反 饋f目號苗、.苗； 腳將所述正序有功無功電流分量反饋信號和所述負序有功無功電流分量反饋 信號這，、岳與正序有功無功電流給定皆*、這*和負序有功無功電流給定這*、香*相 比較，獲得誤差信號、么^和誤差信號么唁^、在^; (9) 將所述誤差信號A香、A苗:和所述誤差信號化軸、Ai現(xiàn)經(jīng)過比例積分調節(jié)器PI進 行比例積分調節(jié)，調節(jié)后得到輸出信號和輸出信號該輸出信號和輸出信號 心^經(jīng)過定向于所述動態(tài)正序同步信號沒*和所述動態(tài)負序同步信號沒-的第一坐標變換 模塊、第二坐標變換模塊同步旋轉坐標變換模塊，得到正序分量巧;;和負序分量;
(10) 所述正序分量思^和所述負序分量石;^取和獲得電壓參考信號巧，該電壓參考信 號通過SVPWM模塊調制后得到控制變換器功率器件的開關信號及。所述開關信號 及輸入至并網(wǎng)變換器n、并網(wǎng)變換器I。
[0007]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有W下優(yōu)點： 1、本發(fā)明在現(xiàn)有的并網(wǎng)變換器控制系統(tǒng)中增加動態(tài)同步信號生成環(huán)節(jié)，利用鎖相環(huán)的 輸出信號和并網(wǎng)點電壓信號，即可在電網(wǎng)故障的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，實時得到能夠嚴格同 步于并網(wǎng)點電壓正負序分量的同步信號，從而達到在電網(wǎng)發(fā)生不平衡故障的暫態(tài)過程中， 快速準確地定向于電網(wǎng)電壓的正負序分量同步信號，達到對正、負序有功、無功電流進行有 效控制的目的。
[000引2、與傳統(tǒng)鎖相環(huán)作對比，本發(fā)明鎖相環(huán)的工作方式為(參見圖3): 將兩相