电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法
【专利摘要】本发明涉及电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法。该方法如下：对采集的三相电网电压进行Clarke变换，得到Uαd、Uβd作为第一组电网电压前馈量直接前馈；对Uαd和Uβd进行Park变换陷波分离获得电网电压正序分量及负序分量根据低通滤波、AD采样及DSP计算固有延时角度θdelay分别计算出电网电压正、负序的相移补偿量在电网正负DQ坐标系下的分量采用补偿后的角度±(ωt+θdelay)对正负序相移补偿量进行iPark变换，获得第二组电网电压前馈补偿量。本发明的优点在于：在电网故障情况下，电网电压前馈控制量能够快速准确的响应，从而保证三相并网变流器稳定可靠的运行，实现电网高、低电压故障穿越。
【专利说明】电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法。
【背景技术】
[0002]随着新能源产业的多年发展，对与电网接口变流器的标准及要求逐渐趋于完善，近年来针对电网各种故障情况下变流器需具备成功穿越故障并保持正常运行提出了要求。电网故障概括起来可分为三相对称故障及三相不对称故障，三相不对称故障对变流器的要求更苛刻。
[0003]目前，针对电网三相不对称故障的情况，主要采用结构完全对称的双同步正、负序DQ旋转坐标系前馈解耦控制。但传统的前馈解耦控制中的电网电压前馈量在电网电压突变时，由于正负序分离通道中的陷波器会使其产生延时，因此不能保证快速有效的响应。针对上述问题，有提出用电网电压两相静止坐标系下的Ua d和Ued直接进行前馈，这样就可以消除因为进行正负序分离产生的延时的影响，但该方法同样存在问题，因为采样的电压与实际的电网电压存在一定的相位差，采用电网采样的Uad和Ued前馈时，两者的相位差只能够通过电流环的PI来调节，这样将加大PI调节器的负担，且不能保证整个系统的稳定性。
[0004]因此，有必要设计一种电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法，针对电网对称及各种不对称故障情况，在电网电压前馈解耦时，能消除各种延时环节对三相变流器运行稳定性的影响。
【发明内容】
[0005]为解决现有双同步旋转坐标系下电网电压正负序分离前馈解耦控制存在滞后延时，在电网电压故障情况下，电压前馈量不能够有效的快速响应而导致并网电流会出现过流现象，本发明的目的在于提供一种确保电网故障下响应速度，够快减轻电流环的调节量，保证三相并网变流器稳定可靠运行的电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法，实现电网高、低电压故障穿越。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案如下:
[0007]电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法，具体包括以下步骤:
[0008]I)控制器采集并网变流器的三相网侧电压，并对其进行Clarke变换，获得两相α β静止坐标系下包含电压正负序分量的Uad和Ued，并将其作为电网电压第一组直接前
馈量;
[0009]2)对步骤I)得到的Uad和Ued进行正、负序park变换，并对park变换出的值进行IOOHz陷波器滤波，得到采样电网电压在DQ正负旋转坐标系下的正序分量I/及负序分量υ5、U:
[0010]3)将电压采样信号，直接通过三相并网变流器的功率回路放大输出，并用示波器对比测量两组信号的延时，该延时即为电压信号采样滤波及计算更新延时对应的角度Θdelay，并对锁相角进行相位补偿，得到电网电压正负序的旋转角度±(?t+ Θdelay);
[0011]4)根据步骤2)得到的正负序分量U1、U:、U&、U二及步骤3)测试出的滞
后角度Gdelay，计算出电网电压正、负序的相移补偿量u:L?,、Ut,,,、Ulffl.1^_在电网正负DQ坐标系下的分量1^_、U' P Ul.0ffl , Ufmom.’
[0012]5)利用步骤3)的正、负序角度± (COt+ Θ delay)，对步骤4)得到的正、负序相移补偿量进行iPark变换(park转换,也称派克变换，英文为Park transformation),获得第二组电网电压前馈补偿量。
[0013]本发明的优点在于:电网电压前馈量由两组量组成，第一组直接前馈量没有经过中间任何变换环节，因此可以确保电网故障下响应速度够快，第二组前馈相移补偿量能消除第一组前馈量与实际电网的相位差，从而减轻电流环PI的调节量，两组前馈量共同作用保证三相并网变流器稳定可靠的运行，实现电网高、低电压故障穿越；其解决现有双同步旋转坐标系下电网电压正负序分离前馈解耦控制存在滞后延时，因此在电网电压故障情况下，电压前馈量不能够有效的快速响应而导致并网电流会出现过流现象。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1为电网正负序电压在双同步坐标系下的示意图；
[0015]图2为三相并网变流器前馈解耦及相移补偿控制结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步描述:
[0017]如图1所示，对其各个量的物理含义进行说明:U$ U、Ii U友示实际电网电压的正负分量，U=,、υ?、IJii U=表示控制器采样到的电网电压的正负序分量，、υζ—、υ)_、υζ.οιη表不对电网电压正负序的补偿量，、
、jjIcom ' U:謂表示UL?m、U)( ?,、uf_变换到正负DQ坐标系下的分量和。通
过比例转换可以保证采样到的电网电压各个正负序分量与实际电网电压的正负序分量幅值相等，只相差一个相位角Qdelay，因此根据图1所示的向量关系可知，只需要在采样的电
压信号上补充叠加一组变量Upqcotn, υΙ_、就可以保证与实际电压相等，即有
以下关系式成立:
【权利要求】
1.电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法，其特征在于其实现包括以下步骤: 1)控制器采集并网变流器的三相网侧电压，并对其进行Clarke变换，获得两相αβ静止坐标系下包含电压正负序分量的Ua d和Ued，并将其作为电网电压第一组直接前馈量； 2)对步骤I)得到的Uad和Ue d进行正、负序park变换，并对park变换出的值进行IOOHz陷波器滤波，得到采样电网电压在DQ正负旋转坐标系下的正序分量及负序分量W、U:; 3)测试出电压信号采样滤波及计算更新延时时间对应的角度Θdelay,并对锁相角进行相位补偿，得到电网电压正负序的旋转角度±(?t+0fclai)； 4)根据步骤2)得到的正负序分量U&、U:、U:、及步骤3)测试出的滞后角度0delay，计算出电网电压正、负序的相移补偿量, Kom ' U；Lffl ' 1J 在电网正负DQ坐标系下的分量 u&_、u:_、U:kum、V1^qcom ； 5)利用步骤3)的正、负序角度±(?七+0&_)，对步骤4)得到的正、负序相移补偿量进行iPark变换，获得第二组电网电压前馈补偿量。
2.根据权利要求1所述的电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法，其特征在于，所述电网电压第一组直接前馈量及第二组电网电压前馈相移补偿量相加构成电网电压前馈量。
3.根据权利要求1所述的电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法，其特征在于步骤3)中，所述角度Θ d`elay主要包括:由外部硬件采样延时、AD采样延时、DSP计算延时及PWM信号生成延时组成。
4.根据权利要求1所述的电网故障下三相并网变流器电压控制及相移补偿方法，其特征在于步骤4)中，计算电网电压正、负序相移补偿量dm、的计算公式如下:
UfMc_ =「2 sin(0.5^M/v) sin(0.5^/aj) - 2 sin(0.5沒―)cos(0.5^/flr )j UfM
_U;W? _ L2 sin(0.5^/w?v) cos(0.5^/w?v) 2 sin(0.5^/Wnr) sin(0.56*—')」_U二 _
Ulom =「2sin(0.50(/咖.)sin(0.5^Wur) 2 sin(0.5^/Wuv) cos(0.5^(/(?/av )1 U: _U:__ [-2sin(0Dos(0U 2sin(0.5Usin(0.5U」_U:_ °
【文档编号】H02J3/38GK103595066SQ201310534155
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】杨轶成, 余志飞, 胡炫, 钱诗宝, 李冰, 郭效军 申请人:国电南京自动化股份有限公司