一种基于记忆电压原理的锁相环控制方法及系统与流程

本发明涉及电气技术领域，并且更具体地，涉及一种基于记忆电压原理的锁相环控制方法及系统。

背景技术：

近年来，基于太阳能、风能等可再生能源的分布式发电在我国得到大力发展，大规模可再生能源接入电网时，要求各个并联单元要与电网保持同步性。目前电力系统通常采用锁相环(phaselockedloops，pll)技术，实现对电网电压基波相位、频率等信号的锁定跟踪。pll输出的相位、频率等信息会参与分布式电源的控制过程，使变换器输出与并网电压相同的相频及幅值。因此，pll性能的好坏会直接影响到分布式电源的并网控制效果。

pll可分为单相pll和三相pll两大类。区别于单相pll，由于三相系统除了单相系统中存在的谐波扰动外，在三相电压不平衡时还存在负序扰动，因此对三相pll有更高的控制要求。三相pll主要有：过零比较锁相环、乘法鉴相锁相环、基于单同步坐标系锁相环、基于解耦双同步坐标系的锁相环等。

目前对pll的研究主要集中在提高其在电网电压不平衡或含有谐波等情况下的跟踪性能，缺乏pll性能对继电保护的影响研究。然而随着可再生能源渗透率的提高，pll得到大量应用，继电保护装置运行受到pll影响的问题日渐凸显。尤其是当并网点发生严重故障时，由于各种原理的pll都需要采集并网点电压，故障时电压的严重跌落会使pll输出错误的相位信息作用于控制系统，进而可能导致继电保护装置可靠性下降。

技术实现要素：

本发明提出一种基于记忆电压原理的锁相环控制方法及系统，以解决如何对锁相环pll进行控制的问题。

为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种基于记忆电压原理的锁相环控制方法，所述方法包括：

利用录波装置实时地跟踪电网正常工作时的电网电压，并将所述电网电压作为记忆电压进行存储；

判断电网发生故障时的第一电压是否满足预设的电压要求，并获取判断结果；

若所述判断结果指示所述第一电压不满足预设的电压要求，则切换锁相环控制环节pll的输入电压，根据所述记忆电压将故障时刻前的预设个数的周波波形作为pll的输入，使得pll输出正确的相位信息。

优选地，其中所述判断电网发生故障时的第一电压是否满足预设的电压要求，包括：

判断电网发生故障时的第一电压是否满足大于等于预设百分比的电网正常工作时的正常工作电压。

优选地，其中所述预设百分比为15％。

优选地，其中所述方法还包括：

若所述判断结果指示所述第一电压满足预设的电压要求，则不切换锁相环控制环节pll的输入电压，将所述第一电压作为pll的输入。

优选地，其中所述预设个数为：3。

根据本发明的另一个方面，提供了一种基于记忆电压原理的锁相环控制系统，所述系统包括：

记忆电压获取单元，用于利用录波装置实时地跟踪电网正常工作时的电网电压，并将所述电网电压作为记忆电压进行存储；

判断结果获取单元，用于判断电网发生故障时的第一电压是否满足预设的电压要求，并获取判断结果；

锁相环控制单元，用于若所述判断结果指示所述第一电压不满足预设的电压要求，则切换锁相环控制环节pll的输入电压，根据所述记忆电压将故障时刻前的预设个数的周波波形作为pll的输入，使得pll输出正确的相位信息。

优选地，其中所述判断单元，判断电网发生故障时的第一电压是否满足预设的电压要求，包括：

判断电网发生故障时的第一电压是否满足大于等于预设百分比的电网正常工作时的正常工作电压。

优选地，其中所述预设百分比为15％。

优选地，其中所述锁相环控制单元，还用于：

若所述判断结果指示所述第一电压满足预设的电压要求，则不切换锁相环控制环节pll的输入电压，将所述第一电压作为pll的输入。

优选地，其中所述预设个数为：3。

本发明提供了一种基于记忆电压原理的锁相环控制方法及系统，根据电网电压的周期性原理，近区三相短路时幅值较低的三相电压相位与三个周波前的记忆电压相位相同，利用记忆电压解决近区三相短路故障时电压过低导致pll性能下降的问题，在电网电压严重跌落时，根据记忆电压，将故障前的电压作为锁相环pll的输入信号进行锁相，防止光伏输出电流畸变，能够有效降低差动电流中的二次谐波含量，防止二次谐波制动判据的误闭锁。

附图说明

通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：

图1为根据本发明实施方式的基于记忆电压原理的锁相环控制方法100的流程图；

图2为根据本发明实施方式的基于记忆电压的锁相环改进的示意图；

图3为根据本发明实施方式的基于记忆电压原理的锁相环控制系统300的结构示意图。

具体实施方式

现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。

除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。

图1为根据本发明实施方式的基于记忆电压原理的锁相环控制方法100的流程图。如图1所示，本发明实施方式提供的基于记忆电压原理的锁相环控制方法，根据电网电压的周期性原理，近区三相短路时幅值较低的三相电压相位与三个周波前的记忆电压相位相同，利用记忆电压解决近区三相短路故障时电压过低导致pll性能下降的问题，在电网电压严重跌落时，根据记忆电压，将故障前的电压作为锁相环pll的输入信号进行锁相，防止光伏输出电流畸变，能够有效降低差动电流中的二次谐波含量，防止二次谐波制动判据的误闭锁。本发明实施方式提供的基于记忆电压原理的锁相环控制方法100，从步骤101处开始，在步骤101利用录波装置实时地跟踪电网正常工作时的电网电压，并将所述电网电压作为记忆电压进行存储。

在步骤102，判断电网发生故障时的第一电压是否满足预设的电压要求，并获取判断结果。

优选地，其中所述判断电网发生故障时的第一电压是否满足预设的电压要求，包括：

判断电网发生故障时的第一电压是否满足大于等于预设百分比的电网正常工作时的正常工作电压。

优选地，其中所述预设百分比为15％。

在步骤103，若所述判断结果指示所述第一电压不满足预设的电压要求，则切换锁相环控制环节pll的输入电压，根据所述记忆电压将故障时刻前的预设个数的周波波形作为pll的输入，使得pll输出正确的相位信息。

优选地，其中所述方法还包括：

若所述判断结果指示所述第一电压满足预设的电压要求，则不切换锁相环控制环节pll的输入电压，将所述第一电压作为pll的输入。

优选地，其中所述预设个数为：3。

图2为根据本发明实施方式的基于记忆电压的锁相环改进的示意图。如图2所示，在本发明的实施方式中，应用记忆电压原理对pll加以改进。其中，加入微机保护录波装置(录波器)，用于在系统正常工作时实时地跟踪电网电压un，并作为记忆电压进行存储。当检测到电网发生严重故障时，判断此时的un的有效值是否跌落到电网正常工作时的正常工作电压有效值u0的15％以下。若确定un＜15％u0，则切换pll的输入信号，根据所述记忆电压将故障时刻前三个周波的波形作为pll的输入电压，使锁相环输出正确的相位信息到控制系统(光伏发电系统)；若un≥15％u0，则不切换pll的输入信号，将实时的电网电压作为pll的输入。

本发明根据电网电压的周期性原理，近区三相短路时幅值较低的三相电压相位与三个周波前的记忆电压相位相同，利用记忆电压解决近区三相短路故障时电压过低导致pll性能下降的问题。pll对相位的准确跟踪可保证逆变器输出电流频率的正确性，从而防止逆变型电源并入弱电网后，主变差动电流二次谐波含量较高，导致二次谐波制动误闭锁。在应用记忆电压锁相的三个周波内，差动保护可以快速、准确的切除故障。

图3为根据本发明实施方式的基于记忆电压原理的锁相环控制系统300的结构示意图。如图3所示，本发明实施方式提供的基于记忆电压原理的锁相环控制系统300，包括：记忆电压获取单元301、判断结果获取单元302和锁相环控制单元303。

优选地，所述记忆电压获取单元301，用于利用录波装置实时地跟踪电网正常工作时的电网电压，并将所述电网电压作为记忆电压进行存储。

优选地，所述判断结果获取单元302，用于判断电网发生故障时的第一电压是否满足预设的电压要求，并获取判断结果。

优选地，其中所述判断单元302，判断电网发生故障时的第一电压是否满足预设的电压要求，包括：

判断电网发生故障时的第一电压是否满足大于等于预设百分比的电网正常工作时的正常工作电压。

优选地，其中所述预设百分比为15％。

优选地，所述锁相环控制单元303，用于若所述判断结果指示所述第一电压不满足预设的电压要求，则切换锁相环控制环节pll的输入电压，根据所述记忆电压将故障时刻前的预设个数的周波波形作为pll的输入，使得pll输出正确的相位信息。

优选地，其中所述锁相环控制单元，还用于：若所述判断结果指示所述第一电压满足预设的电压要求，则不切换锁相环控制环节pll的输入电压，将所述第一电压作为pll的输入。

优选地，其中所述预设个数为：3。

本发明的实施例的基于记忆电压原理的锁相环控制系统300与本发明的另一个实施例的基于记忆电压原理的锁相环控制系的方法100相对应，在此不再赘述。

已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。

通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求保护范围之内。