[发明专利]用于发电单元的同步系统及同步方法

说明书

用于发电单元的同步系统及同步方法。本发明涉及用于发电单元的同步系统和方法，该发电单元联接到电力系统，该系统和方法用于促进发电单元与电力系统之间的同步。从主电信号(S_e)借助于至少一个锁相环(4)生成同步信号(S_s)，该主电信号(S_e)从电力系统接收。锁相环(4)包括具有多个增益参数(K_mn)的控制器方案，用于消除同步信号(S_s)来自主电信号(S_e)的同步信号(S_s)的至少一些偏差，并且所述增益参数(K_mn)根据所述主电信号(S_e)的频率和振幅来调节。

技术领域

本发明涉及发电应用，更具体地涉及用于基于锁相环(PLL：Phase-Locked Loop)概念促进发电单元与电力系统(电网)之间的同步的同步系统。

背景技术

近年来已经出现对电力系统领域中的同步系统的最新关注，其中，若干发电技术变得被迫在窄时间响应窗内提供瞬态电网支持功能。

应用于发电应用领域的第一同步解决方案基于简单同步参考系锁相环(SRF-PLL)系统。这种SRF-PLL的执行在电网的稳态和平衡情况下足够，其执行在电网不平衡或扭曲情况下相当不完善。

为了解决SRF-PLL的主要缺点，还已知基于增加对SRF-PLL的改进的不同同步结构。为了凭借包括提高PLL的谐波抗扰度的滤波级的高级正交信号发生(QSG)块的集成获得真正的正交信号和其他目的，这些结构中的一些提出通过集成简单QSG块进行的所测量变量的预处理的一些变化。几乎所有的这些高级SRF-PLL还是频率自适应的，由此即使在频率变化下也允许取得良好的同步。

虽然大多数应用被定向为估计基波分量，但还提出用于借助于级联不同组成部件检测不同谐波分量的振幅的其他应用。因为可以从输入信号减去所估计的谐波分量，所以这些多级PLL的执行被示出为在同步信号被高度污染时是有效的，由此改进基波频率下的同步。

在故障情况下，基于PLL的电网同步系统应面对由于由故障产生的线阻抗而出现的相角的突变。因为电信号的相是可能突然变化的参数，所以所有这些结构应处理较大瞬态，由此影响稳定时间。在这一点上，还已知基于锁频环(FLL)而不是基于相的解决方案。

PLL或FLL的操作范围通常覆盖从零到标称值变化的宽操作范围。然而，控制器的调谐通常考虑特定操作点的附近来执行，由此如果输入信号为标称或半标称的，则整体性能非常不同。用于发电应用的同步系统领域的最新改进，关注于通过使用能够不管电网情况是哪一个而提供相同时间性能的正规化系统改进该缺点。该正规化主要集中于在处理电信号的振幅变化时改进系统的响应。

虽然许多解决方案已经覆盖振幅的正规化，但仅一些能够保证在输入信号完全缺失情况下相参考的输送。对于该特定场景，已知通常基于控制PLL行为且能够使PLL充当基于故障前情况下向控制器提供参考相的振荡器的离散状态机的实施方案的一些解决方案。文献US2008093853A1中公开了该解决方案中的一个。

发明内容

本发明的目的是提供如权利要求所述的、用于联接到电力系统的发电单元的同步系统和同步方法。

本发明的第一方面提及一种用于发电单元的同步系统，该发电单元联接到电力系统。系统被配置为与电力系统和发电单元(电网)通信，并且促进发电单元与电力系统之间的同步。同步系统还被配置为从电力系统接收至少一个主电信号，并且基于所述主电信号借助于至少一个锁相环生成用于促进所述同步的至少一个同步信号。

锁相环包括具有多个增益参数的至少一个控制器方案，以消除所生成同步信号关于主电信号的至少一个电特性的偏差，电特性在至少振幅、频率以及相角之间选择。