[发明专利]一种用于逆变器的锁相环改进方法及其检验方法

说明书

本发明公开了一种增强逆变器控制系统阻尼特性的锁相环改进方法及其检验方法，所述改进方法包括两个级联的单相锁相环，包括如下步骤：前级、后级单相锁相环分别采集电网的三相电压信号e_ga、e_gb和e_gc，并利用Clark变换和Park变换将所述三相电压信号转换为两相电压信号e_gd与e_gq、e’_gd与e’_gq；将前级的单相锁相环经坐标变换后得到的e_gq与参考值0之间的差值作为后级单相锁相环的e’_gq的参考值输入；经上述参考值修正后由环路滤波器和压控振荡器实现电网电压的准确锁相，将后级得到的电压信号的相位角作为改进后的锁相环的输出相位角。该改进方法能够抑制逆变器系统的谐振。

技术领域

本发明涉及逆变器控制系统领域，尤其涉及一种增强逆变器控制系统阻尼特性的锁相环改进方法及其检验方法。

背景技术

并网逆变器是电网与分布式发电系统之间最为常用的接口。随着非线性负载的广泛应用，使得逆变器与电网接口处经常出现较低次的谐波，而这些谐波的出现将会导致逆变器的输出电流中含有一定的谐波电流，严重影响着分布式发电系统的输出电能质量。此外，随着逆变器并网数量的增多，由于电网阻抗的存在，使得各个逆变器输出电流之间存在耦合，很容易引起系统的谐振，严重制约着分布式发电的发展。

锁相环是逆变器控制系统中的一个重要环节，传统锁相环以SPLL为例，主要包括鉴相器、环路滤波器和压控振荡器组成，虽然能够准确地实现对电网电压的锁相，但是在面对电网电压含有谐波时，传统锁相环呈现出一个明显的弊端，即电网电压谐波通过锁相环进入逆变器的控制系统，造成整个控制系统在谐波频率处阻尼特性减弱，很容易引起系统谐振。目前应对逆变器并网谐振的问题，主要采用的是有源阻尼和无源阻尼两种方法，无源阻尼虽然简单，但是增大了系统的损耗，而有源阻尼主要是通过改变逆变器的控制策略，增强系统的阻尼特性，主要的方法有引入电网电压前馈、电容电流前馈等，虽然能够起到一定程度的阻尼作用，但是这些方法都受到了传统锁相环引入电网电压谐波的影响，使得有源阻尼的效果减弱，达不到理想的有源阻尼效果。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术存在的问题，提供了一种用于逆变器的锁相环改进方法及其检验方法，该改进方法能够提高逆变器控制系统的阻尼特性，有效抑制因传统锁相环引入电网电压谐波后，所引起的控制系统补偿阻尼效果减弱的问题，该检验方法能够有效验证该改进方法的正确性。

根据本发明第一方面的用于逆变器的锁相环改进方法，所述改进方法包括两个级联的单相锁相环(Single-phase Phase Locked Loop，SPLL)，包括如下步骤：S10：前级单相锁相环(SPLL)采集电网的三相电压信号e_ga、e_gb和e_gc，并利用Clark变换和Park变换将所述三相电压信号转换为两相电压信号e_gd与e_gq；S20：后级单相锁相环(SPLL)采集电网的三相电压信号e_ga、e_gb和e_gc，并利用Clark变换和Park变换将所述三相电压信号转换为两相电压信号e’_gd与e’_gq；S30：将前级的单相锁相环(SPLL)经坐标变换后得到的e_gq与参考值0之间的差值作为后级单相锁相环(SPLL)的e’_gq的参考值输入；S40：经上述参考值修正后由环路滤波器和压控振荡器实现电网电压的准确锁相，将后级得到的电压信号的相位角作为改进后的锁相环的输出相位角。

与传统SPLL锁相环相比，本发明的改进方法具有以下优点：

(1)后级锁相环中e’_gq的参考值引入了前级e_gq与0的差值，与传统SPLL相比，锁相环的抗干扰能力更强；