专利名称：交流电网相位变化检测和补偿系统和方法
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,PU)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(图未不出)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"[目号。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。本发明的另一个方面在于提供一种瞬时相位角产生系统。该瞬时相位角产生系统包括坐标变换装置，锁相环装置，相位变化检测装置以及求和元件。该坐标变换装置被配置成用于接收三相电网电压反馈信号，并将该三相电网电压反馈信号变换成静止坐标系下的a轴电压分量信号和P轴电压分量信号。该坐标变换装置并被配置成将该三相电网电压反馈信号变换成在旋转坐标系下的q轴电压分量信号。该锁相环装置被配置成用于接收该q轴电压分量信号和q轴电压指令信号，并基于该q轴电压分量信号和该q轴电压指令信号产生参考相位角信号。该相位变化检测装置被配置成用于接收该a轴电压分量和该@轴电压分量信号，并至少基于该a轴电压分量信号和该P轴电压分量信号计算出相位偏差信号。该求和元件被配置成将该参考相位角信号和该相位偏差信号相加，以得到代表该电网电压相位信息的复合瞬时相位角信号。本发明的另一个方面在于提供一种能量转换系统。该能量转换系统包括网侧变流器和网侧变流器控制器。该网侧变流器被配置成用于将可再生能量源提供的能量转换成适合电网的能量。该网侧变流器控制器包括坐标变换装置，相位变化检测装置和开关控制单元。该坐标变换装置被配置成用于接收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。该开关控制单元被配置成用于至少基于该相位偏差信号为该网侧变流器产生控制信号。在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，该相位变化检测装置被进一步配置成用于将计算得到的相位偏差信号与预设的第一相位角阈值进行比较。该第一相位角阈值被设置成具有较大的数值，以使得当该相位偏差信号大于该第一相位角阈值时，该开关控制单元可以被配置成停止发送网侧控制信号给该网侧变流器，使该网侧变流器停止运作。在一些实施方式中，在提供的能量转换系统中，该网侧变流器控制器被配置成接收代表在该网侧变流器输出端所取得的有功功率或者无功功率的指令信号；该相位角检测器还被配置成在该相位偏差信号大于该第一相位角阈值时，限制该有功功率指令信号或者该无功功率指令信号。
本发明的另一个方面在于提供一种光伏能量转换系统。该能量转换系统包括光伏侧变流器，直流母线，网侧变流器，以及变流器控制系统。该光伏侧变流器用于将来自于光伏能量源的直流电进行升压变换。该直流母线接收升压后的直流电。该网侧变流器与直流母线连接，并用于将该直流母线上的升压后的直流电能转换成交流电。该变流器控制系统与该网侧变流器模块连接，该网侧变流器控制器包括坐标变换装置，相位变化检测装置和开关控制单元。该坐标变换装置被配置成用于接收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；该开关控制单元被配置成用于至少基于该相位偏差信号为该网侧变流器产生控制信号，以使得该网侧变流器输出的交流电压或者交流电流与电网电压保持同步。本发明的另一个方面在于提供一种相位变化检测方法。该方法至少包括如下步骤:接收三相电网电压反馈信号；将该接收的三相电网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；以及至少根据该第一电压分量信号和该第二电压分量信号计算代表存在于该三相电网电压反馈信号中的相位变化的相位偏差信号。本发明的另一个方面在于提供一种相位变化补偿方法。该方法至少包括如下步骤:接收三相电网电压反馈信号；将该接收的三相电网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；至少根据该第一电压分量信号和该第二电压分量信号计算代表存在于该三相电网电压反馈信号中的相位变化的相位偏差信号；至少使用该相位偏差信号产生作用到能量转换系统中网侧变流器的网侧控制信号；基于该网侧控制信号产生可以并网并且与电网电压保持同步的交流电压信号或者交流电流信号。本发明提供的相位变化检测系统，瞬时相位角产生系统，能量转换系统，光伏能量转换系统，相位变化检测方法，相位变化补偿方法等，通过交流电网电压反馈信号产生静止坐标系下的电压分量信号，并基于该静止坐标系下的电压分量信号计算出反应电网电压中所存在的由于发生瞬态事件或者暂态事件或者遇到故障情形所引起相位变化的相位偏差信号。与传统的使用锁相环装置来检测电网电压的相位信息所不同，通过静止坐标系下的电压分量信号进行运算，可以快速的得出电网电压信号发生的相位变化以及电网电压信号的瞬时相位角信号。进一步，通过该相位偏差信号或者瞬时相位角信号，可以对能量转换系统进行控制，以使得该能量转换系统产生的交流电压和交流电流与电网电压保持同步，使得该能量转换系统可以更加可靠地进行并网发电。通过此相位变化检测和补偿机制，可以避免发生瞬态事件或者暂态事件或者遇到故障情形时所产生的反向能量流动的技术问题，并减轻了能量转换系统中的直流母线由于功率不平衡而遇到的较大电压压力的技术问题。
通过结合附图对于本发明的实施方式进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中:图1所示为传统上使用的锁相环装置的模块示意图；图2所示为本发明揭示的交流电网相位变化检测系统的一种实施方式的模块示意图；图3所示为图2所示的交流电网相位变化检测系统的一种实施方式的详细模块示意图；图4所示为本发明揭示的交流电网瞬时相位角产生系统的一种实施方式的模块示意图；图5所示为图4所示的交流电网瞬时相位角产生系统的一种实施方式的详细模块示意图；图6所示为图5所示的交流电网瞬时相位角产生系统的一种实施方式的详细模块示意图；图7所示为图5所示的交流电网瞬时相位角产生系统的另一种实施方式的详细模块不意图；图8所示为图4所示的交流电网瞬时相位角产生系统的另一种实施方式的详细模块不意图；图9所示为图4所示的交流电网瞬时相位角产生系统的另一种实施方式的详细模块不意图；图10所示为本发明揭示的能量转换系统的一种实施方式的模块示意图；图11所示为本发明揭示的交流电网相位变化检测以及补偿方法的一种实施方式的流程图；以及图12所示为本发明揭示的交流电网相位变化检测以及补偿方法的另一种实施方式的流程图。
具体实施例方式一方面，本发明揭露的一个或者多个实施方式涉及相位变化检测系统，该相位变化检测系统用于处理在电网发生一个或者多个瞬态事件或者暂态事件或者遇到故障情形时所引起的相位变化问题，并可以具体检测出代表电网电压发生相位变化的相位偏差信号。在此所谓的“瞬态事件或者暂态事件”是指一个或者多个在电网侧引起信号扰动的事件或者状况，例如，在电网中发生的频率事件或者相位事件等。更具体而言，在一种实施方式中，本发明揭露的相位变化检测系统被配置成使用静止坐标系下的电压分量进行相位偏差信号的检测或者计算。在另一个方面，本发明揭露的一个或者多个实施方式涉及瞬时相位角产生系统，该瞬时相位角产生系统可以用于能量转换系统和电网之间的同步控制。更具体而言，该瞬时相位角产生系统包括上述的相位变化检测系统以及锁相环装置，以在电网发生一个或者多个瞬态事件或者遇到故障状况发生时，快速地提供电网电压在发生瞬态事件或者暂态事件或者遇到故障情形时的瞬时相位角信息，并且同时能提供反应电网电压在稳态时的相位角信息。在另外一个方面，本发明揭示的一个或者多个实施方式涉及能量转换系统，该能量转换系统可以执行如上所述的相位变化检测系统以及瞬时相位角产生系统。更具体而言，该能量转换系统可以使用该相位变化检测系统检测到的相位偏差信号或者该瞬时相位角产生系统提供的瞬时相位角信号，以进行该能量转换系统输出的交流电压或者交流电流与电网电压之间的同步控制。再一个方面，本发明揭示的一个或者多个实施方式涉及可供能量转换系统执行的相位变化检测方法以及相位变化补偿方法，通过实时地检测电网电压所发生的相位变化信息，并基于此检测到的相位变化信息执行相位补偿，可以使能量转换系统更可靠地与电网保持并网连接，以向电网传送能量或者从电网接收能量，并保护能量转换系统内的半导体器件，以及减轻了能量转换系统中的直流母线由于功率不平衡而遇到的较大电压压力。以下将描述本发明的一个或者多个具体实施方式
。首先要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，或者为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书以及权利要求书中使用的“第一”或者“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“或者”包括所列举的项目中的任意一者或者全部。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。此外，“电路”或者“电路系统”以及“控制器”等可以包括单一组件或者由多个主动元件或者被动元件直接或者间接相连的集合，例如一个或者多个集成电路芯片，以提供所对应描述的功能。图2所示为本发明揭示的相位变化检测系统的一种实施方式的模块示意图。在图2所示的实施方式中，该相位变化检测系统210可以供任意合适的能量转换系统使用，该能量转换系统可以包括但不限于，光伏能量转换系统，风能转换系统或者水力能量转换系统等。基本而言，该相位变化检测系统210被配置成接收电网电压反馈信号152，并从该电网电压反馈信号152获得代表存在该电网电压反馈信号152中的相位变化的相位偏差信号376。在一种实施方式中，该相位变化可以为一个或者多个瞬态事件，例如频率事件或者相位事件，或者一个或者多个故障情形，例如电网遇到的短路故障，或者输配电系统中进行的投切操作等所引起。在一种实施方式中，图2所示的该相位变化检测系统210包括坐标变换装置320和相位角检测装置360。该坐标变换装置320被配置成接收该电网电压反馈信号152。在一种实施方式中，该电网电压反馈信号152包括三相交流电压信号。在其他实施方式中，该电网电压反馈信号152也可以为单相或者多相交流电压信号。该坐标变换装置320还被配置成将该三相电网电压反馈信号152转换成在静止坐标系(也称为C1-P参考坐标系)下的二相电压分量信号323。该相位变化检测装置360与该坐标变换装置320连接。该相位变化检测装置360被配置成接收该二相电压信号323，并对该二相电压分量信号323进行处理，以得到相位偏差信号376。在一种实施方式中，该相位偏差信号376可以被提供给能量转换系统使用，以进行能量转换系统和电网之间的同步控制。图3所示为图2所示的相位变化检测系统210的一种实施方式的详细模块示意图。在图3所示的实施方式中，该相位变化检测系统210中的坐标变换装置320包括克拉克(Clarke)坐标变换单元322，其被配置成接收该三相电网电压反馈信号152，并将该三相电网电压反馈信号152转换成第一电压分量信号324以及第二电压分量信号326。在一种实施方式中，该第一电压分量信号324包括静止坐标系下的a轴电压分量信号,该第二电压分量信号326包括静止坐标系下的0轴电压分量信号。在一种实施方式中，该三相电网电压反馈信号152可以用下面的公式表达:
权利要求
1.一种相位变化检测系统，其特征在于: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连接该坐标变换装置，该相位变化监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号。
2.如权利要求1所述的相位变化检测系统，其特征在于:该相位变化检测装置包括: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f目号。
3.如权利要求2所述的相位变化检测系统，其特征在于: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，以用于有效滤除该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，以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。
4.一种能量转换系统，该能量转换系统包括:网侧变流器和网侧变流器控制器；该网侧变流器被配置成用于将可再生能量源提供的能量转换成适合电网的能量；该网侧变流器控制器包括坐标变换装置，相位变化检测装置和开关控制单元；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；该开关控制单元被配置成用于至少基于该相位偏差信号为该网侧变流器产生控制信号。
5.如权利要求4所述的能量转换系统，其特征在于:该再生能量源包括光伏能量源，该开关控制单元被配置成用于发送控制信号给该网侧变流器，以使得该网侧变流器输出的交流电压或者交流电压与该电网保持同步。
6.如权利要求5所述的能量转换系统，其特征在于:该相位变化检测装置被进一步配置成用于将该相位偏差信号与第一相位角阈值进行比较，该开关控制单元被配置成在该相位偏差信号大于该第一相位角阈值时，使该网侧变流器停止运作。
7.如权利要求5所述的能量转换系统，其特征在于:该网侧变流器控制器被配置成接收代表在该网侧变流器输出端所取得的有功功率指令信号或者无功功率的指令信号；该相位变化检测装置还被配置成用于将该相位偏差信号与第一相位角阈值进行比较；该相位角检测器还进一步被配置成在该相位偏差信号大于该第一相位角阈值时，限制该有功功率指令信号或者该无功功率指令信号。
8.如权利要求4所述的能量转换系统，其特征在于:该坐标变换装置还被配置成将该一相或者多相的电压反馈信号变换成在旋转坐标系下的q轴电压信号；该网侧变流器控制器包括锁相环装置和第一求和元件，该锁相环装置被配置成根据q轴电压指令信号调节该坐标变换装置产生的q轴电压信号，并产生参考相位角信号；该第一求和元件被配置成将该参考相位角信号和该相位偏差信号相加，以得到复合瞬时相位角信号。
9.如权利要求8所述的能量转换系统，其特征在于:该相位变化检测装置包括相位角计算单元，预处理单元，第一滤波器，第二滤波器，以及第二求和元件；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；该第二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。
10.如权利要求9所述的能量转换系统，其特征在于: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。
11.如权利要求9所述的能量转换系统，其特征在于:该预处理单元包括延迟单元和第三求和元件，该延迟单元被配置成接收由该相位角计算单元计算得到的瞬时相位角信号并产生延迟的瞬时相位角信号；`该第三求和元件被配置成通过将该未经延迟的瞬时相位角信号和该经延迟的瞬时相位角信号相减，以产生该预处理的相位角信号。
12.如权利要求9所述的能量转换系统，其特征在于:该预处理单元包括第三求和元件，该第三求和元件被配置成接收由该相位角计算单元计算得到的瞬时相位角信号以及由该锁相环装置提供的参考相位角信号，该第三求和元件还被配置成通过将该瞬时相位角信号与该参考相位角信号相减，以产生该预处理的相位角信号。
13.如权利要求9所述的能量转换系统，其特征在于:该相位变化检测装置进一步包括相位角比较单元，该相位角比较单元被配置成根据预设的相位角阈值对该相位偏差信号进行限制，并提供限制的相位偏差信号。
14.如权利要求13所述的能量转换系统，其特征在于:该相位变化检测装置进一步包括限制单元和相位角判断单元；该限制单元被配置成存储供该相位角比较单元使用的相位角阈值；该相位角判断单元被配置成用于接收该相位偏差信号并判定该相位偏差信号的相位角范围；其中，当该相位角判断单元判定该相位偏差信号处于第一相位角范围之内时，该限制单元被调节成具有第一相位角阈值范围，以将该相位偏差信号限制在该第一相位角阈值范围之内；当该相位角判断单元判定该相位偏差信号处于第二相位角范围之内时，该限制单元被调节成具有小于第一相位角阈值范围的第二相位角阈值范围，以将该相位偏差信号限制在该第二相位角阈值范围之内；当该相位角判断单元判定该相位偏差信号位于第三相位角范围之内时，该限制单元被调节成具有第三相位角阈值范围，以将该相位偏差信号限制在该第三相位角阈值范围之内。
15.如权利要求13所述的能量转换系统，其特征在于:该相位变化检测装置进一步包括相位偏差调节器，该相位偏差调节器连接在该第二求和元件和该相位角比较单元之间，该相位偏差调节器被配置成用于接收该相位偏差信号，并至少根据该相位偏差信号提供调节的相位偏差信号。
16.如权利要求15所述的能量转换系统，其特征在于:该相位变化检测装置进一步包括增益单元和相位角判断单元；该增益单元被配置成存储供相位偏差调节器使用的增益值；该相位角判断单元被配置成用于接收该相位偏差信号并判定该相位偏差信号的相位角范围；其中，当该相位 角判断单元判定该相位偏差信号处于第一相位角范围之内时，该增益单元被调节成具有第一增益值，以使得该相位偏差调节器快速地响应并提供该调节后的相位偏差信号；当该相位角判断单元判定该相位偏差信号处于第二相位角范围之内时，该增益单元被调节成具有小于该第一增益值的第二增益值，以使得该相位偏差调节器较慢地响应并提供该调节后的相位偏差信号；当该相位角判断单元判定该相位偏差信号位于第三相位角范围之内时，该增益单元的增益值被设置为零，以使得该相位变化检测装置输出零相位偏差信号。
17.—种相位变化检测方法，其特征在于:该方法至少包括如下步骤: 接收三相电网电压反馈信号； 将该接收的三相电网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；以及 至少根据该第一电压分量信号和该第二电压分量信号计算代表存在于该三相电网电压反馈信号中的相位变化的相位偏差信号。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于:该方法还包括如下步骤: 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瞬时相位角信号； 通过将该瞬时相位角信号与参考信号相减对该瞬时相位角信号进行预处理，以产生预处理的相位角信号； 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；； 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；以及 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。
19.如权利要求15所述的方法，其特征在于:该方法还包括如下步骤: 判定该相位偏差信号所处的相位角范围； 基于该相位偏差信号所判定的处于的相位角范围选择性地调节增益信号；以及根据该调节的增益信号产生调节的相位偏差信号，并提供调节后的相位偏差信号以用于相位补偿。
20.一种相位变化补偿方法，该方法至少包括如下步骤: 接收三相电网电压反馈信号； 将该接收的三相电网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； 将该静止坐标系下的第一电压分量信号和第二分量信号变换成旋转坐标系下的q轴电压分量信号； 至少根据该第一电压分量信号和该第二电压分量信号计算代表存在于该三相电网电压反馈信号中的相位变化的相位偏差信号； 至少根据该q轴电压分量信号和q轴电压指令信号产生参考相位角信号； 将该相位偏差信号和该参考相位角信号相加，以得到复合瞬时相位角信号； 至少使用该复合瞬时相位角信号产生作用到能量转换系统中网侧变流器的网侧控制信号；以及 基于该网侧控制信号产生可以并网并且与电网电压保持同步的交流电压信号或者交流电流信号。
21.一种瞬时相位角产生系统，该瞬时相位角产生系统包括:坐标变换装置，锁相环装置，相位变化检测装置以及求和元件，该坐标变换装置被配置成用于接收三相电网电压反馈信号，并将该三相电网电压反馈信号变换成静止坐标系下的a轴电压分量信号和P轴电压分量信号；该坐标变换装置并被配置成将该三相电网电压反馈信号变换成在旋转坐标系下的q轴电压分量信号；该锁相环装置被配置成用于接收该q轴电压分量信号和q轴电压指令信号，并基于该q轴电压分量信号和该q轴电压指令信号产生参考相位角信号；该相位变化检测装置被配置成用于接`收该a轴电压分量和该P轴电压分量信号，并至少基于该a轴电压分量信号和该3轴电压分量信号计算出相位偏差信号；该求和元件被配置成将该参考相位角信号和该相位偏差信号相加，以得到代表该电网电压相位信息的复合瞬时相位角信号。
全文摘要
本发明揭示交流电网相位变化检测系统，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。该坐标变换装置接收一相或者多相的电网电压反馈信号，产生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。本发明还揭示交流电网瞬时相位角产生系统，能量转换系统，光伏能量转换系统，相位变化检测方法，以及相位变化补偿方法。
文档编号G01R25/00GK103116074SQ20111036333
公开日2013年5月22日 申请日期2011年11月16日 优先权日2011年11月16日
发明者公茂忠, 谭卓辉, 邬雪琴, 朱慧斌, 大卫.史密斯 申请人:通用电气公司