[发明专利]功率转换控制系统

说明书

技术领域

本发明主要涉及功率转换控制系统。 

背景技术

典型的配电系统包括含有DC侧和AC侧的功率转换模块、电耦合到功率转换模块的AC侧的电网、电耦合到功率转换模块的DC侧的配电单元以及用于执行功率转换模块的控制的转换控制系统。转换控制系统通常包括用于生成同步的相位和频率信号的锁相环(PLL)电路。 

PLL电路通常是闭合回路电路并在配电系统的基本稳定操作状况下工作得很好。但是，当例如低电压穿越(LVRT)、零电压穿越(ZVRT)或高电压穿越(HVRT)的瞬变状况发生时，电网电压有很大的相位跃变，并且PLL电路可能无法提供足够快速的响应以阻止有功功率的反向流动或可能导致配电系统中不恰当的无功功率控制。 

将合乎需要的是具有改进的功率转换控制系统和方法，其对瞬变状况有快速的响应。 

发明内容

根据本文公开的实施例，一种配电系统包括功率转换模块和转换控制系统，该功率转换模块用于执行在DC侧的DC电压与在AC侧的AC功率之间的功率转换。功率转换模块的AC侧电耦合到电网。该转换控制系统包括：锁相环电路，用于接收电网电压的多相位参考信号和用于生成同步的信号；调整器，用于接收参考命令、二相电网反馈信号和同步的信号并用于生成用于功率转换模块的控制信号；以 及相位补偿电路，用于接收同步的信号和电网电压的多相位参考信号、用于获取相位位移信号、以及用于在相位位移信号超过阈值时生成用于补偿参考命令的或补偿同步的信号的相位补偿信号。 

根据本文公开的另一个实施例，相位跟踪电路包括锁相环电路和相位补偿电路。该锁相环电路包括：相位检测器，用于接收多相位参考信号和反馈相位信号、用于执行旋转变换以将多相位参考信号转换成二相直和交(direct and quadrature)参考系中的二相信号、以及用于生成相位误差信号；相位调整器，用于接收相位误差信号并生成同步的频率信号；以及积分器，用于接收同步的频率信号和生成同步的相位信号。相位补偿电路包括快速相位误差检测器，其用于接收同步的相位信号和多相位参考信号、用于生成相位位移信号、以及用于在相位位移信号超过阈值时生成相位补偿信号以用于补偿来自锁相环电路的同步的相位信号。 

附图说明

当参考附图阅读下文的详细描述时，本发明的这些和其他特征、方面和优点将变得更好理解，其中相似字符表示贯穿附图的相似部分，其中： 

图1是根据本发明的一个实施例的示范配电系统的框图。 

图2是图1的配电系统中的示范锁相环(PLL)电路的框图。 

图3是示出图2中PLL电路的相位检测器所执行的旋转变换的矢量图。 

图4是示出二相d-q参考系中的电压和电流信号的矢量图。 

图5是图1的配电系统的转换控制系统的示范相位补偿电路的框图。 

具体实施方式

本文公开的实施例涉及一种包括功率转换模块和转换控制系统 的多相位配电系统。该转换控制系统包括锁相环(PLL)电路，其用于生成电网电压的同步的相位和频率信号。在某些实施例中，该配电系统包括电耦合到功率转换模块的DC侧的配电单元。在其他实施例中，该配电系统包括耦合到功率转换模块的DC侧的负载。该转换控制系统还包括相位补偿电路，其用于跟踪电网的瞬间参考相位与来自PLL电路的同步的相位信号之间的相位位移，以及用于在该相位位移超过阈值时发送相位补偿信号。因此，该转换控制系统甚至在例如低电压穿越(LVRT)、零电压穿越(ZVRT)和高电压穿越(HVRT)的瞬变电网状况下仍然提供平滑的控制。虽然配电系统的实施例示出为三相系统，但是要理解，配电系统可以包括其他多相位系统。 

参考图1，根据本发明的一个实施例的示范三相配电系统10包括功率转换模块12，该功能转换模块12具有DC侧14和三相AC侧16。电网18电耦合到功率转换模块12的AC侧16。提供转换控制系统20以用于执行对功率转换模块12的控制。在图示的实施例中，功率转换模块12的DC侧14包括例如电容器22的电压支持装置。在某些实施例中，功率转换模块12包括多个半导体开关24(例如集成门极换流晶闸管(IGCT)和/或绝缘栅双极晶体管(IGBT))，转换控制系统20发送用于控制半导体开关24的接通或断开的控制信号26。配电单元28电耦合到功率转换模块12的DC侧14。