[发明专利]一种对称锁相环电路、并网变流器系统及稳定性分析方法

说明书

本发明提供了一种对称锁相环电路、并网变流器系统及稳定性分析方法，所述对称锁相环包括：电压转换单元将反电动势观测器输出的观测器并网点电压转换为q轴分量值和d轴分量值；第一锁相单元根据电压转换单元输出的d轴分量值和交流电网电压得到并网点电压q轴幅值，并将并网点电压q轴幅值输入电压转换单元；第二锁相单元根据电压转换单元输出的q轴分量值和并网点角频率得到并网点电压d轴相位，并将并网点电压d轴相位输入电压转换单元；PI控制单元根据第一锁相单元输出的并网点电压q轴幅值和第二锁相单元输出的并网点电压d轴相位产生并网点相位。本发明能有效提高弱网同步稳定性，且能提升变流器系统稳定性分析效率，具有较强的鲁棒性。

技术领域

本发明涉及锁相环技术领域，特别是涉及一种基于反电动势观测器的对称锁相环电路、并网变流器系统及稳定性分析方法。

背景技术

近年来，随着新能源应用规模的不断扩大，电压源变流器(VSC)作为新能源并网系统中的电网接口受到了广泛关注，且同步参考框架锁相环(SRF-PLL)对电网同步的稳定性起着重要作用，为提供可靠和高质量的电能提供了重要支撑。

然而，大量并网变流器设备接入电网不仅会改变传统电网结构，而且给电网的稳定运行带来新的挑战，特别是在交流电网相对较弱的情况下，并网变流器的自身动态及其与交流电网的相互作用更加明显，当从公共耦合点(PCC)引入电网电压扰动时，SRF-PLL动态将影响变流器输出阻抗，且较高的电网阻抗会加剧这种影响，导致SRF-PLL无法实现与交流电网的预期同步性能，无法实现弱网条件下的精确锁相，严重影响并网设备的稳定性，进而影响到电网系统运行的安全性和稳定性。此外，应用传统SRF-PLL的并网变流器系统的小信号稳定性分析中，不仅需要同时计算阻抗矩阵中两个特征值的特征轨迹，而且由于二阶阻抗矩阵的不对称性导致稳定性分析计算量较大、分析过程复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于反电动势观测器的对称锁相环电路、并网变流器系统及稳定性分析方法，有效解决上述技术缺陷，提高弱网同步稳定性的同时，简化小信号稳定性分析过程，提升变流器系统稳定性分析的效率和鲁棒性。

为了实现上述目的，有必要针对上述技术问题，提供了一种对称锁相环电路、并网变流器系统及稳定性分析方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种一种对称锁相环电路，包括对称锁相环、以及连接所述对称锁相环的输入端的反电动势观测器；所述对称锁相环包括：

电压转换单元，用于将所述反电动势观测器输出的观测器并网点电压转换为q轴分量值和d轴分量值；

第一锁相单元，用于根据电压转换单元输出的d轴分量值和交流电网电压，得到并网点电压q轴幅值，并将所述并网点电压q轴幅值输入所述电压转换单元；

第二锁相单元，用于根据电压转换单元输出的q轴分量值和并网点角频率，得到并网点电压d轴相位，并将所述并网点电压d轴相位输入所述电压转换单元；

PI控制单元，用于根据第一锁相单元输出的并网点电压q轴幅值和第二锁相单元输出的并网点电压d轴相位，产生并网点相位。

进一步地，所述第一锁相单元包括依次连接的第一计算单元和积分单元；所述第二锁相单元包括依次连接的积分单元和第二计算单元。

进一步地，所述对称锁相环电路的计算模型为：

其中，u_αβ和i_gαβ分别表示并网点的电压和电流；e_αβ和分别表示等效内电势和电网电流；K_pMPLL和K_iMPLL表示反电动势观测器的PI控制参数；L_g和R_g表示等效电感和等效电阻；s表示频域。