基于动态同步信号定向的并网变换器暂态控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及适用于电网电压不平衡条件下暂态控制的电气控制领域，尤其设及基 于动态同步信号定向的并网变换器暂态控制方法。
【背景技术】
[0002] 目前，典型的并网变换器系统包括:带有直流侧和交流侧的并网变换器、接于变换 器交流侧的电网、接于变换器直流侧的能量单元(如光伏、风力发电等）W及变换器的控制 系统。由于电网发生不对称故障时并网点电压会出现S相不平衡，控制系统中通常需要加 入负序控制W保证变换器的稳定运行。现有的并网变换器控制系统如图1所示，采用双比例 积分器(PI)分别对正、负序有功、无功电流进行独立控制。为此需要获得正、负序有功、无功 电流的反馈信号，其处理过程如下： (i) 利用电压霍尔传感器采集=相电网电压信号、电流霍尔传感器采集立相电 流信号Jg诚C ; (ii) 电压信号经过第一=相静止/两相静止坐标变换模块，转换得到包含正、 负序分量的综合矢量Uga自；电流信号经过第二=相静止/两相静止坐标变换模块，转 换得到包含正、负序分量的综合矢量; (iii) 综合矢量^?巾通过正负序分离模块得到正序电压矢量^/￡^和负序电压矢量 TT-U触； (iv) 正序电压矢量通入第一锁相环获得正序电压同步相位信号巧+，17;^。通入 第二锁相环获得负序电压同步相位信号0^ (V)综合矢量^:^3与正序电压同步相位信号；^+送入第一同步旋转坐标变换模块，从 静止两相坐标系变换到正转坐标系下得到^ ^ '包含直流量与两倍频交流量； (Vi)也I、畜I分别送入两倍电网频率2似g的第一陷波器W滤除频率的交流成 分，得到正序有功、无功电流的反馈信号1?; (Vii)這、唁分别与正序有功、无功电流的指令信号宙*、:填*比较，获得误差信号 么占送入比例积分(PI)调节器对误差信号作调节，得到正转坐标系下的正序电压参 考值蹲； (Viii) 通过第一坐标变换模块变换得到静止两相坐标系中正序电压参考值; (ix) 与负序电压同步相位信号伊送入第二同步旋转坐标变换模块，从静止两 相坐标系变换到反转坐标系下得到I、.'(包含直流量与两倍频交流量）； (X) '送入两倍电网频率的第二陷波器W滤除频率的交流成分，得 到负序有功、无功电流的反馈信号 (Xi)岳、r分别与负序有功、无功电流的指令信号岳*、:岳*比较，获得误差信号 送入比例积分(PI)调节器对误差信号作调节，得到反转坐标系下的负序电压参 考值; Ui i )巧^通过第二坐标变换模块变换得到静止两相坐标系中负序电压参考值及； (Xiii)马^与自相加得到空间矢量脉宽调制(SVPWM)模块的参考信号。
[0003] 及经过SVPWM模块调制获得并网变换器中功率器件的开关信号，实现电网电压 不对称故障条件下并网变换器正、负序电流分别在正、反转坐标系中的独立闭环控制，达到 所要求的控制目标。
[0004] 从(V-Vi)和（ix-x)中可知，要实现正负序电流的有效控制，首先应获得准确的正、 负序有功、无功电流反馈信号，运需要锁相环快速精确地提供正负序电网电压同步信号。锁 相环是典型的闭环系统，在电网稳态时能良好工作，向控制系统提供准确的同步信号。然 而，在电网发生不对称故障的暂态过程中，并网点会突然出现负序电压，同时正序分量的相 位也会发生不同程度的跳变。运种情况下，锁相环将无法快速准确地向并网变换器控制系 统提供电网电压正负序同步信号，致使暂态过程中正、负序有功、无功电流反馈值的计算不 准确，使电流控制失效，危及并网变换器系统的安全运行。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种实现对变换器输出电流正负序分量进行 有效控制的基于动态同步信号定向的并网变换器暂态控制方法。
[0006] 为解决上述问题，本发明所述的基于动态同步信号定向的并网变换器暂态控制方 法，包括W下步骤： (1)采用电压霍尔传感器采集=相电网电压信号采用电流霍尔传感器采集=相 交流电流信号 间所述^相电网电压信号￡/胃。6,经过第一^相静止/两相静止坐标变换模块得到包含 正、负序分量的电网电压综合矢量UgW,该电压综合矢量￡/g.^经过正负序分离模块分别 得到正序同步旋转坐标系下的分量和W及负序同步旋转坐标系下的分量和 ，从而得到正序电压肖和负序电压t/；：W ;
间所述正序电压肖通入第一锁相环，得到正序电压相位信号0+;所述负序电压 Cw!通入第二锁相环，得到负序电压相位信号贷; (4)正序同步旋转坐标系下的分量和W及负序同步旋转坐标系下的分量 和经过同步误差信号计算模块计算，分别得到正序锁相环输出同步信号的误差选每+ 和负序锁相环输出同步信号的误差A6T:
间将所述正序锁相环输出同步信号的误差么巧+和所述负序锁相环输出同步信号的误 差A伊"分别经过第一动态同步信号生成模块、第二动态同步信号生成模块，实时补偿到所 述正序电压相位信号沒+和所述负序电压相位信号矿上，得到精确同步电网电压正负序分 量相位信号的动态正序同步信号和动态负序同步信号沒
做将所述=相交流电流信号/^。&^经过第二=相静止/两相静止坐标变换模块得到包 含正、负序分量的交流电流综合矢量自，该电流综合矢量与所述动态正序同步信 号沒^共同通过第一同步旋转坐标变换模块，转换得到正转坐标系中包含直流量与两倍电 网频率交流量之和的\ 该电流综合矢量JgWi与所述动态负序同步信号於 共同通过第二同步旋转坐标变换模块，转换得到反转坐标系中包含直流量与两倍电网频率 2仿g交流量之和的各I、:岳I ; 其中，正转动态坐标系下旋转坐标变换如下式表达：
其中，反转动态坐标系下的坐标变换如下式表达：
例采用两倍电网基波频率的2￡0胃第一陷波器来滤除信号所述(6/、r |中26?胃频 率的交流成分，得到正序有功无功电流的反馈信号^、^9;采用两倍电网基波频率的 第二陷波器滤除信号所述^^ \ igg '中^<?€频率的交流成分，得到负序有功无功电流的反 馈f目号苗、.苗； 脚将所述正序有功无功电流分量反馈信号和所述负序有功无功电流分量反馈 信号這，、岳与正序有功无功电流给定皆*、這*和负序有功无功电流给定這*、香*相 比较，获得误差信号、么^和误差信号么唁^、在^; (9) 将所述误差信号A香、A苗:和所述误差信号化轴、Ai现经过比例积分调节器PI进 行比例积分调节，调节后得到输出信号和输出信号该输出信号和输出信号 心^经过定向于所述动态正序同步信号沒*和所述动态负序同步信号沒-的第一坐标变换 模块、第二坐标变换模块同步旋转坐标变换模块，得到正序分量巧;;和负序分量;
(10) 所述正序分量思^和所述负序分量石;^取和获得电压参考信号巧，该电压参考信 号通过SVPWM模块调制后得到控制变换器功率器件的开关信号及。所述开关信号 及输入至并网变换器n、并网变换器I。
[0007]本发明与现有技术相比具有W下优点： 1、本发明在现有的并网变换器控制系统中增加动态同步信号生成环节，利用锁相环的 输出信号和并网点电压信号，即可在电网故障的暂态和稳态状态下，实时得到能够严格同 步于并网点电压正负序分量的同步信号，从而达到在电网发生不平衡故障的暂态过程中， 快速准确地定向于电网电压的正负序分量同步信号，达到对正、负序有功、无功电流进行有 效控制的目的。
[000引2、与传统锁相环作对比，本发明锁相环的工作方式为(参见图3): 将两相