一种电网故障时三相功率变换器并网同步方法

摘要

本发明公开了一种双谐振滤波器和基于双谐振滤波器的正负序分量提取方法，基于提出了的双谐振滤波器的正负序分量提取方法解决了传统SRF-PLL在电网故障条件下无法保证并网同步要求的缺点，可用于功率变换器并网同步系统中。该并网同步策略具有动态响应时间快，对5次、7次等谐波分量具有超强的抑制能力，在相同的动态响应时间下，能够弥补采用其它结构对5次、7次谐波分量抑制能力不足的缺点；②结构简单，无需复杂的计算，实时性好，而且对电网基频在允许范围内(50±0.5Hz)偏移时不敏感。因此该并网同步策略较适用于并网公共点电压容易畸变的大容量风力、太阳能等并网发电系统中。

主权项

1.一种电网故障时三相功率变换器并网同步方法，其特征在于，电网故障时三相功率变换器并网同步方法该包括以下步骤：不考虑谐波分量，假设电网电压中只含有正序、负序和零序基波分量，此时三相电压U_abc可表示为：$u_i=u^{+1}\cos (\mathrm{\omega t}-k\frac{2}{3}\pi )+u^{-1}\cos (\mathrm{\omega t}+k\frac{2}{3}\pi +{\phi }^{-1})+u^0\cos (\mathrm{\omega t}+{\phi }^0)$(1)式中，k＝0，1，2分别对应i=a，b，c表示三相电压U_abc,u⁺¹，u^-1，u⁰表示电压的正序、负序和零序分量幅值，表示负序和零序分量的初始角；由于大多数功率变换器都是三相三线制并网，通过Clarke静止变换，三相电压U_abc可转换为：$\left[\begin{array}{c}{u}_{\alpha }\\ u_{\beta }\end{array}\right]=\left[T_{\mathrm{\alpha \beta }}\right]\left[\begin{array}{c}{u}_a\\ u_b\\ u_c\end{array}\right]=u^{+1}\left[\begin{array}{c}\cos \left(\mathrm{\omega t}\right)\\ \sin \left(\mathrm{\omega t}\right)\end{array}\right]+u^{-1}\left[\begin{array}{c}\cos (\mathrm{\omega t}+{\phi }^{-1})\\ -\sin (\mathrm{\omega t}+{\phi }^{-1})\end{array}\right]$(2)矢量变换包括三相静止参考系和两相静止参考系的Clarke静止变换[T_αβ]，两相静止参考系和两相旋转参考系的Park同步旋转变换[T_dq]等，其中$\left[T_{\mathrm{\alpha \beta }}\right]=\frac{2}{3}\left[\begin{array}{ccc}1& -1/2& -1/2\\ 0& \sqrt{3}/2& -\sqrt{3}/2\end{array}\right],$$\left[T_{\mathrm{dq}}\right]=\left[\begin{array}{cc}\cos \theta & \sin \theta \\ -\sin \theta & \cos \theta \end{array}\right]$(3)通过[T_αβ]变换，消除了电网电压中的零序分量；在αβ静止参考系下，公式(2)可改写为：$\left[\begin{array}{c}{u}_{\alpha }\\ u_{\beta }\end{array}\right]=u^{+1}\left[\begin{array}{c}\cos \left(\mathrm{\omega t}\right)\\ \cos (\mathrm{\omega t}-\frac{\pi }{2})\end{array}\right]+u^{-1}\left[\begin{array}{c}\cos (\mathrm{\omega t}+{\phi }^{-1})\\ -\cos (\mathrm{\omega t}+{\phi }^{-1}-\frac{\pi }{2})\end{array}\right]$（4）将u_α和u_β均滞后90°，幅值保持不变，有：$\left[\begin{array}{c}{u}_{\alpha }^{\prime }\\ u_{\beta }^{\prime }\end{array}\right]=u^{+1}\left[\begin{array}{c}\cos (\mathrm{\omega t}-\frac{\pi }{2})\\ -\cos \left(\mathrm{\omega t}\right)\end{array}\right]+u^{-1}\left[\begin{array}{c}\cos (\mathrm{\omega t}+{\phi }^{-1}-\frac{\pi }{2})\\ \cos (\mathrm{\omega t}+{\phi }^{-1})\end{array}\right]$（5）根据公式（4）和公式（5），可以得到电网电压中的正序分量为：$\left[\begin{array}{c}{u}_{\alpha }^{+}\\ u_{\beta }^{+}\end{array}\right]=u^{+1}\left[\begin{array}{c}\cos \left(\mathrm{\omega t}\right)\\ \sin \left(\mathrm{\omega t}\right)\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{u}_{\alpha }-u_{\beta }^{\prime }\\ u_{\beta }+u_{\alpha }^{\prime }\end{array}\right]$（6）电网电压中的负序分量可表示为：$\left[\begin{array}{c}{u}_{\alpha }^{-}\\ u_{\beta }^{-}\end{array}\right]=u^{-1}\left[\begin{array}{c}\cos (\mathrm{\omega t}+{\phi }^{-1})\\ -\sin (\mathrm{\omega t}+{\phi }^{-1})\end{array}\right]=\frac{1}{2}\left[\begin{array}{c}{u}_{\alpha }+u_{\beta }^{\prime }\\ u_{\beta }-u_{\alpha }^{\prime }\end{array}\right]$（7）。