CN117439179A - 一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法 - Google Patents
一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117439179A CN117439179A CN202311361682.4A CN202311361682A CN117439179A CN 117439179 A CN117439179 A CN 117439179A CN 202311361682 A CN202311361682 A CN 202311361682A CN 117439179 A CN117439179 A CN 117439179A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- grid
- voltage
- frequency
- generalized integrator
- positive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 27
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 title claims abstract description 22
- 230000003068 static effect Effects 0.000 claims abstract description 12
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims abstract description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 claims abstract description 4
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 claims description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 claims description 4
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 3
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004891 communication Methods 0.000 abstract description 2
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 3
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 2
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 2
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 2
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
- H02J3/46—Controlling of the sharing of output between the generators, converters, or transformers
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/002—Flicker reduction, e.g. compensation of flicker introduced by non-linear load
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
- H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
- H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Nonlinear Science (AREA)
- Inverter Devices (AREA)
Abstract
一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法，属于通信技术领域，构建的并网变流器电网同步控制***实时监测电网线电压uab、ubc，通过Clarke变换得到uα、uβ，然后通过SOGQ‑QSG和锁相环FLL来实现频率跟踪和自适应控制，根据PNSC提取的静止坐标系中电网电压正、负序分量，通过锁相环PLL实现相角监测和同步，该***通过基于二阶广义积分器自适应滤波器获得暂态对称分量，可不受电网畸变和谐波的影响，对电网电压基波频率和相角快速准确捕获从而稳定变流器并网稳定性，该方法与其他常规锁相环相比，在具有较高的电网谐波和电网跌落故障时可以更快更准确的对电网电压基波频率和相角进行捕获。
Description
技术领域
本发明属于通信技术领域，具体涉及一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法。
背景技术
由于近年来电力电子变流器的分布式发电***和用电设备的大规模并网，电网稳定性也越来越差。当电网出现跌落与骤升、频率波动、谐波污染等异常情况时，锁相方法来快速获取电网相位、频率等信息是保证电网持续稳定运行的前提。其中锁相方法对电能质量问题的抑制能力成为了检验锁相性好坏的评估标准。传统做法是在同步旋转坐标系(SRF)中进行锁相控制。然而在遇到三相电压不平衡时，该方法无法对电网正负序和各次谐波能量解耦，从而影响其同步性能。另一种做法是采用解耦双同步参考坐标系锁相环(DDSRF-PLL)，该***在不对称故障下保证准确的电网同步，然而该方法存在遇到较强的低次谐波干扰时，会对其解耦性能产生严重影响，且在电网发生故障跌落与恢复的暂态过程中，电压相角跃变会导致频率的检测出现暂态振荡。对于并网变流器而言，电网频率往往是电力***中最稳定的变量，因此频率振荡是该方法的一个缺陷。
发明内容
为了解决上述存在的问题，本发明提出：一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法，三相电压ua、ub和uc通过Clarke变换获得静止坐标系下的电压uα和uβ，通过两个二阶广义积分器-正交信号发生器SOGI-QSG，两个二阶广义积分器-正交信号发生器SOGI-QSG分别为输入向量中的α、β分量产生直轴和交轴信号：u'α、u'β，qu'α、qu'β，这些信号作为正、负序分量计算模块PNSC的输入，实现静止坐标系中电网电压正、负序分量的提取；根据PNSC提取的静止坐标系中电网电压正负序分量，通过同步坐标系的PLL实现对电网电压正、负序相角的检测。
进一步地，获取从输入信号u到误差信号εu的传递函数E(s)，以及从u到正交信号qu'的传递函数Q(s)的波特图。
进一步地，当输入频率ω比谐振频率ω'低，即ω<ω'时，εu与qu'同相，频率误差信号εf平均值大于零；当ω＞ω'时，εu与qu'反相，频率误差信号εf平均值小于零；ω＝ω'时，εf＝0；PLL输入频率误差信号εf等同于εu与qu'的乘积。
进一步地，根据输入电压向量中的α，β分量所产生的频率误差信号εα和εβ与误差信号的计算方法合并得
二维FLL增益通过使用正序分量模值二次方和，即进行归一化，并送至积分器，通过与其额定频率ωθ前馈量叠加获得最终锁频输出ω'，将ω'作为SOGI-QSG的输入，从而构成闭环***实现频率跟踪。
进一步地，构建的并网变流器电网同步控制***实时监测电网线电压uab、ubc，通过Clarke变换得到uα、uβ，然后通过SOGQ-QSG和锁相环FLL来实现频率跟踪和自适应控制，根据PNSC提取的静止坐标系中电网电压正、负序分量，通过锁相环PLL实现相角监测和同步。
本发明的有益效果为：本发明公开了一种当电网发生电网跌落与骤升、频率变化、谐波污染等异常情况时，保证电网锁频***快速而准确地获取电网电压正负序基波幅值、相位和频率等信息的方法，提出了采用双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制***，该***通过基于二阶广义积分器自适应滤波器获得暂态对称分量，可不受电网畸变和谐波的影响，对电网电压基波频率和相角快速准确捕获从而稳定变流器并网稳定性，该方法与其他常规锁相环相比，在具有较高的电网谐波和电网跌落故障时可以更快更准确的对电网电压基波频率和相角进行捕获。
附图说明
图1为本发明DSOGI控制结构图；
图2为本发明基于正、负序同步坐标系的PLL示意图；
图3为本发明E(s)和Q(s)的波特图；
图4为本发明同步***实验波形。
具体实施方式
为使本发明采用的技术手段和达成目的易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明，一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法，如图1所示，由双二阶广义积分器的结构可知，三相电压ua、ub和uc用过Clarke变换获得静止坐标系下的电压uα和uβ，两个二阶广义积分器-正交信号发生器(SOGI-QSG)分别为输入向量中的α，β分量产生直轴和交轴信号，例如u'α、u'β，qu'α、qu'β。这些信号作为正、负序分量计算模块(PNSC)的输入，从而实现静止坐标系中电网电压正、负序分量的提取。
如图2所示，根据PNSC提取的静止坐标系中电网电压正负序分量，通过同步坐标系的PLL即可实现对电网电压正、负序相角的检测。
如图3所示，从输入信号u到误差信号εu的传递函数E(s)，以及从u到正交信号qu'的传递函数Q(s)波特图可知，当输入频率ω比谐振频率ω'低，即ω<ω'时，εu与qu'同相，频率误差信号εf平均值大于零；当ω＞ω'时，εu与qu'反相，频率误差信号εf平均值小于零；ω＝ω'时，εf＝0。由此可引出PLL输入频率误差信号εf等同于εu与qu'的乘积。
根据图1输入电压向量中的α，β分量所产生的频率误差信号εα和εβ与误差信号的计算方法合并可得
这种二维FLL增益可通过使用正序分量模值二次方和，即 进行归一化，并送至积分器，通过与其额定频率ωθ前馈量叠加获得最终锁频输出ω'，将ω'作为图1中SOGI-QSG的输入，从而构成闭环***，实现频率跟踪。
此种方法构建的并网变流器电网同步控制***可实时监测电网线电压uab、ubc，通过Clarke变换得到uαuβ，然后通过SOGQ-QSG和FLL来实现频率跟踪和自适应控制。根据PNSC提取的静止坐标系中电网电压正、负序分量，通过PLL实现相角监测和同步。
使用Maltab模拟电网电压背景谐波和故障跌落，图4为实验波形。从上至下依次为电网电压d轴分量、角频率、锁相角度和电网线电压uab(见图4)。图4a，c中，电网电压同时注入了5,7次背景谐波，此时DSOGI-FLL和DDSRF-PLL同步***检测的电网相角和角频率对比，由图4a，c可见，双二阶广义积分器电网同步***的幅值的高频振荡现象更小。图4b，d为电网电压两相50％不平衡跌落情况下的电网相角和角频率。图4b采用双二阶广义积分器电网同步***，在电网故障暂态时，实现电网相角和频率准确同步时间为5ms。
当电网稳定性较差时，在同步旋转坐标系中进行锁相控制时往往会因为三相电压不平衡而严重影响其同步性能，发生该现象的原因为该方法在这种情况下无法解耦电压正负序和各次谐波分量。本发明中的该***通过基于二阶广义积分器自适应滤波器获得暂态对称分量，在电网谐波含量较高及电网故障跌落的情况下可实现对电网电压基波频率和相角快速而准确的捕获,不受电网畸变和谐波影响。
该方法与其他常规锁相环相比，在具有较高的电网谐波和电网跌落故障时可以更快更准确的对电网电压基波频率和相角进行捕获。其原理在于通过基于二阶广义积分器自适应滤波器获得暂态对称分量，从而在电网发生故障跌落与恢复的暂态过程中快速捕获电网电压基波频率及电压相角。
本发明属于风力发电领域中针对电网谐波较大以及电网故障跌落时刻，可不受电网畸变干扰对电网电压基波频率和相角进行快速捕获而提出的基于双二阶广义积分器电网同步***(DSOGI-FLL)相应的控制策略以及应用方法。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法，其特征在于，三相电压ua、ub和uc通过Clarke变换获得静止坐标系下的电压uα和uβ，通过两个二阶广义积分器-正交信号发生器SOGI-QSG，两个二阶广义积分器-正交信号发生器SOGI-QSG分别为输入向量中的α、β分量产生直轴和交轴信号：u'α、u'β，qu'α、qu'β，这些信号作为正、负序分量计算模块PNSC的输入，实现静止坐标系中电网电压正、负序分量的提取；根据PNSC提取的静止坐标系中电网电压正负序分量，通过同步坐标系的PLL实现对电网电压正、负序相角的检测。
2.如权利要求1所述的基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法，其特征在于，获取从输入信号u到误差信号εu的传递函数E(s)，以及从u到正交信号qu'的传递函数Q(s)的波特图。
3.如权利要求2所述的基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法，其特征在于，当输入频率ω比谐振频率ω'低，即ω<ω'时，εu与qu'同相，频率误差信号εf平均值大于零；当ω＞ω'时，εu与qu'反相，频率误差信号εf平均值小于零；ω＝ω'时，εf＝0；PLL输入频率误差信号εf等同于εu与qu'的乘积。
4.如权利要求3所述的基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法，其特征在于，根据输入电压向量中的α，β分量所产生的频率误差信号εα和εβ与误差信号的计算方法合并得
二维FLL增益通过使用正序分量模值二次方和，即进行归一化，并送至积分器，通过与其额定频率ωθ前馈量叠加获得最终锁频输出ω'，将ω'作为SOGI-QSG的输入，从而构成闭环***实现频率跟踪。
5.如权利要求4所述的基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法，其特征在于，构建的并网变流器电网同步控制***实时监测电网线电压uab、ubc，通过Clarke变换得到uα、uβ，然后通过SOGQ-QSG和FLL来实现频率跟踪和自适应控制，根据PNSC提取的静止坐标系中电网电压正、负序分量，通过FLL实现相角监测和同步。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311361682.4A CN117439179A (zh) | 2023-10-20 | 2023-10-20 | 一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311361682.4A CN117439179A (zh) | 2023-10-20 | 2023-10-20 | 一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117439179A true CN117439179A (zh) | 2024-01-23 |
Family
ID=89554538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311361682.4A Pending CN117439179A (zh) | 2023-10-20 | 2023-10-20 | 一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117439179A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117614020A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-02-27 | 浙江日风电气股份有限公司 | 一种软件锁相环的方法、装置以及介质 |
-
2023
- 2023-10-20 CN CN202311361682.4A patent/CN117439179A/zh active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117614020A (zh) * | 2024-01-24 | 2024-02-27 | 浙江日风电气股份有限公司 | 一种软件锁相环的方法、装置以及介质 |
| CN117614020B (zh) * | 2024-01-24 | 2024-03-29 | 浙江日风电气股份有限公司 | 一种软件锁相环的方法、装置以及介质 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102305886B (zh) | 电网电压谐波畸变及不平衡时基波电压同步信号检测方法 | |
| CN104600696B (zh) | 一种用于不平衡条件下的软件锁相环实现方法 | |
| CN105790758B (zh) | 一种基于混合坐标系下延时滤波器的改进锁相环算法 | |
| CN110165706B (zh) | 一种自适应三相并网变换器锁相环及其锁相控制方法 | |
| US11038512B2 (en) | Phase-locking apparatus and phase-locking method | |
| CN109245103B (zh) | 基于改进滑动平均值滤波器的软件锁相环实现方法及装置 | |
| CN107423261B (zh) | 非理想微电网条件下基于ovpr的正负序分量的分离方法 | |
| CN111693813B (zh) | 一种基于复合广义积分的fbd谐波检测方法 | |
| CN117439179A (zh) | 一种基于双二阶广义积分器的并网变流器电网同步控制方法 | |
| Nguyen et al. | Advanced grid synchronization scheme based on dual eSOGI-FLL for grid-feeding converters | |
| CN112165106A (zh) | 基于双二阶广义积分器的dfig次同步振荡抑制方法 | |
| CN109659983B (zh) | 基于idft的软件锁相环实现方法及装置 | |
| Yan et al. | Double fundamental frequency PLL with second order generalized integrator under unbalanced grid voltages | |
| CN109193793B (zh) | 一种变流器免电压检测的并网控制***和方法 | |
| CN106487039A (zh) | 一种适用于畸变电网的锁相技术 | |
| CN115912489A (zh) | 一种适用于非理想电网的lms-sogi三相锁相环设计方法及*** | |
| CN113541185B (zh) | 一种dq变换的风电变流器电网电压故障检测方法 | |
| Song et al. | Positive and Negative Sequence Components Separation Control Method for PV Inverters Based on Second-order Generalized Integrator | |
| CN114629112A (zh) | 基于二阶广义积分器的锁频环及其控制方法 | |
| Filipović et al. | Benchmarking of phase lock loop based synchronization algorithms for grid-tied inverter | |
| Wang | Optimization strategy of DSOGI-PLL precision under harmonic interference conditions | |
| CN114124085B (zh) | 基于二阶滤波环节的多同步旋转坐标系锁相环的构造方法 | |
| Pan et al. | A novel pq control strategy for non phase-locked loop based on hilbert transform | |
| CN106771597B (zh) | 一种省略Park变换的无锁相环式SAI谐波电流检测方法 | |
| CN116316791B (zh) | 基于双d-q锁相环的不对称电网负序电压相位补偿方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |