[发明专利]一种基于反电动势观测器的移相锁相环方法

说明书

本发明公开了一种基于反电动势观测器的移相锁相环方法，包括以下步骤：1)测量电网并网点电压u_abc及电流i_abc；2)利用电网的电阻R_s和电感L_s，以电网流入逆变器为正方向，构建实际电网电压E_abc与并网点电压u_abc之间的暂态方程；3)将实际电网电压E_abc与并网点电压u_abc之间的暂态方程通过clarke变换由三相静止坐标系(a,b,c)转换到αβ坐标系下；4)利用αβ坐标系下实际电网电压E_abc与并网点的电压u_abc之间的暂态方程构建反电动势观测器；5)利用反电动势观测器观测电网电压e_αβ，然后利用观测到的电网电压e_αβ进行锁相环锁相，该方法能够有效的提高系统的稳定性，同时实现几乎无频率波动的跟踪速度。

技术领域

本发明属于大功率电力变换装置并网的锁相环技术领域，涉及一种基于反电动势观测器的移相锁相环方法。

背景技术

随着智能电网建设步伐的加快，绿色高质量的电能成为新时期下电力建设的重点。越来越多的柔性交流输电系统(FACTS)设备、基于电压源换流器的柔性HVDC输电设备和新能源并网接口换流器等电力电子装置在现代电网中广泛的应用，为提供可靠和高质量的电能提供了重要支撑。随着电力电子装置的大规模应用，大量的并网换流器设备接入电网会改变传统电网的结构，电网的稳定运行受到新的挑战，特别是在交流电网相对较弱的情况下，并网换流器的自身动态及其与交流电网的相互作用更加明显，并网换流器存在稳定性下降甚至失去稳定的风险。大量文献指出：当电网强度较弱时，并网点电压容易受到扰动而快速变化，这严重影响并网设备的稳定性，进而影响到电网的安全和稳定。当扰动出现时，锁相环(Phase-locked Loop,PLL)的动态特性对并网换流器的性能有负面影响，严重影响系统稳定性，甚至导致持续的谐波振荡。具体来说，在d-q坐标系下，当扰动出现时，由于PLL的动态，使得整个并网换流器系统的输出阻抗Z_qq具有低频负阻抗特性，影响系统稳定性；并随着PLL带宽的增加，低频负阻抗带宽也相应增加。虽然可以通过减慢PLL跟踪速度来避免谐波振荡，但是慢速PLL将导致电流控制达到稳定状态并且缺乏鲁棒性的长时间。

为了解决这个问题，需开发出一种移相锁相环技术(BEMF-PSPLL)。该方法能够有效提高整个系统的稳定性，并且实现几乎无频率波动的跟踪速度。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于反电动势观测器的移相锁相环方法，该方法能够有效的提高系统的稳定性，同时实现几乎无频率波动的跟踪速度。

为达到上述目的，本发明所述的基于反电动势观测器的移相锁相环方法包括以下步骤：

1)测量电网并网点电压u_abc及电流i_abc；

2)利用电网的电阻R_s和电感L_s，以电网流入逆变器为正方向，构建实际电网电压E_abc与并网点电压u_abc之间的暂态方程；

3)将实际电网电压E_abc与并网点电压u_abc之间的暂态方程通过clarke变换由三相静止坐标系(a,b,c)转换到αβ坐标系下；

4)利用αβ坐标系下实际电网电压E_abc与并网点的电压u_abc之间的暂态方程构建反电动势观测器；

5)利用反电动势观测器观测电网电压e_αβ，然后利用观测到的电网电压e_αβ进行锁相环锁相。

步骤5)的具体操作为：