提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法及系统与流程

本发明涉及交流系统并网，尤其涉及一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法及系统。

背景技术：

1、本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

2、随着新能源电力电子装置在电力系统中的大量应用，渗透率逐渐提高，新型电力系统正在向高比例新能源和高比例电力电子设备的趋势发展，此变化趋势改变了传统电力系统的诸多特性，也不可避免地会出现新的稳定性问题。弱电网条件下，电网阻抗大小、锁相环和电压环带宽均会影响系统稳定性，且受这些因素共同影响的频率耦合现象也会对稳定性产生影响。在电网电压故障穿越期间，暂态响应需要快速无功电流支撑，有功电流也需要有较快的响应速度来维持功角平衡。由此引起的并网口相位大幅迅速偏移，对锁相环路造成冲击，容易引起频率大范围波动，甚至失稳。

3、现有技术从直流电压环和锁相环的不对称特性角度分析了频率耦合产生的原因，并提出了一套补偿算法，但是算法复杂，不易数字化实现。

4、现有技术为抑制频率波动，提出注入额外电压扰动的方法抵消锁相环引入的电压扰动，其本质相当于在锁相环路引入低通滤波器，降低锁相环的灵敏度，同时降低了锁相环的动态响应特性，且计算复杂。

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提出了一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法及系统，在弱电网条件下的电压故障穿越期间，可以很好的抑制频率偏移，并具有很高的锁相精度，动态性能良好，算法简洁易实现。

2、在一些实施方式中，采用如下技术方案：

3、一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法，包括：

4、获取并网口的三相交流电压；

5、对所述三相交流电压进行坐标变换，将静止坐标系abc下的三相交流电压转换为旋转坐标系下d轴直流电压向量ud+和q轴直流电压向量uq+；

6、将q轴直流电压向量uq+送入锁相环节，获得实时电网相位信息，记录所述相位信息到达2π时的中断周期序号；

7、当检测到电网发生深度跌落时，切入到自建相位模式，基于跌落前的频率值、所述相位信息到达2π时的中断周期序号以及当前的中断周期序号，得到自建的电网相位。

8、当检测到电网发生深度跌落时，将实时的q轴直流电压向量uq+输入至相位补偿调节器，输出补偿量δθ，将自建的电网相位与补偿量δθ相加，得到最终的电网相位信息。

9、其中，基于跌落前的频率值、所述相位信息到达2π时的中断周期序号以及当前的中断周期序号，得到自建的电网相位，具体为：

10、

11、其中，waveindex为当前的中断周期序号，waveindex_old为相位信息到达2π时的中断周期序号，ωold为跌落前的频率值，ts表示中断周期。

12、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

13、一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相系统，包括：

14、数据获取模块，用于获取并网口的三相交流电压；

15、坐标变换模块，用于对所述三相交流电压进行坐标变换，将静止坐标系abc下的三相交流电压转换为旋转坐标系下d轴直流电压向量ud+和q轴直流电压向量uq+；

16、锁相控制模块，用于将q轴直流电压向量uq+送入锁相环节，获得实时电网相位信息，记录所述相位信息到达2π时的中断周期序号；

17、自建电网相位模块，用于当检测到电网发生深度跌落时，切入到自建相位模式，基于跌落前的频率值、所述相位信息到达2π时的中断周期序号以及当前的中断周期序号，得到自建的电网相位。

18、相位补偿模块，用于当检测到电网发生深度跌落时，将实时的q轴直流电压向量uq+输入至相位补偿调节器，输出补偿量δθ，将自建的电网相位与补偿量δθ相加，得到最终的电网相位信息。

19、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

20、一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现指令；存储器用于存储多条指令，所述指令适于由处理器加载并执行上述的提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法。

21、在另一些实施方式中，采用如下技术方案：

22、一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行上述的提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

24、(1)本发明在电网发生深度跌落时，根据跌落前的频率值、所述相位信息到达2π时的中断周期序号以及当前的中断周期序号，得到自建的电网相位；可以抑制电压骤降过程因dq轴正负序分离引起的uq幅值波动导致的频率大幅偏移。

25、(2)由于在故障穿越过程中旋转坐标系下的交流有功电流id的变化会引起并网口的相位变化，导致存在一个小的相位偏差，影响有功和无功电流的控制精度。本发明对自建的电网相位进行动态相位补偿，能够保持电网频率不变，用相位闭环跟踪补偿因有功电流变化引起的并网口相位偏移，提高相位跟踪精度。

26、(3)本发明算法简单易于实现，算力资源消耗较小，容易在数字化平台部署实现。

27、本发明的其他特征和附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本方面的实践了解到。

技术特征：

1.一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法，其特征在于，还包括：

3.如权利要求1所述的一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法，其特征在于，将q轴直流电压向量uq+送入锁相环节，获得实时电网相位信息，具体过程为：

4.如权利要求1所述的一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法，其特征在于，基于跌落前的频率值、所述相位信息到达2π时的中断周期序号以及当前的中断周期序号，得到自建的电网相位，具体为：

5.如权利要求1所述的一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法，其特征在于，对三相交流电压进行clark变换，将静止坐标系下的三相交流电压ua、ub、uc转换为静止坐标系下的uα、uβ，再经过正负序分离得到正序分量uα+、uβ+，经过park变换，转换为旋转坐标系下d轴直流电压向量ud+和q轴直流电压向量uq+。

6.如权利要求1所述的一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法，其特征在于，当检测到d轴直流电压向量ud+跌落深度低于0.2p.u.时，判定电网发生深度跌落，切入到自建相位模式；一旦切入自建相位模式则不再切出，直至d轴直流电压向量ud+恢复正常。

7.一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相系统，其特征在于，包括：

8.如权利要求7所述的一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相系统，其特征在于，相位补偿模块，用于当检测到电网发生深度跌落时，将实时的q轴直流电压向量uq+输入至相位补偿调节器，输出补偿量δθ，将自建的电网相位与补偿量δθ相加，得到最终的电网相位信息。

9.一种终端设备，其包括处理器和存储器，处理器用于实现指令；存储器用于存储多条指令，其特征在于，所述指令适于由处理器加载并执行权利要求1-7任一项所述的提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法。

10.一种计算机可读存储介质，其中存储有多条指令，其特征在于，所述指令适于由终端设备的处理器加载并执行权利要求1-7任一项所述的提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法。

技术总结
本发明公开了一种提高并网系统在弱电网条件下稳定性的锁相方法及系统，包括：获取并网口的三相交流电压；对三相交流电压进行坐标变换，将静止坐标系abc下的三相交流电压转换为旋转坐标系下d轴直流电压向量和q轴直流电压向量；将q轴直流电压向量送入锁相环节，获得实时电网相位信息，记录所述相位信息到达2π时的中断周期序号；当检测到电网发生深度跌落时，切入到自建相位模式，基于跌落前的频率值、相位信息到达2π时的中断周期序号以及当前的中断周期序号，得到自建的电网相位。本发明可以抑制电压骤降过程因dq轴正负序分离引起的Uq幅值波动导致的频率大幅偏移。

技术研发人员：李延峰,张洪亮,张光先,张杰,公维强,秦壮,边子璇
受保护的技术使用者：山东奥太电气有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16