[发明专利]用于低电压穿越下无功支撑的光伏逆变器锁相环改进方法

权利要求书

1.一种用于低电压穿越下无功支撑的光伏逆变器锁相环改进方法，其特征在于，包括以下步骤：

利用电压定向矢量控制策略进行光伏逆变器并网控制以通过锁相环控制电网电压，并监测电网是否发生故障；

基于监测到的电网三相对称的低电压故障，以通过求解锁相环输出的电压分量的反正切值以获取低电压故障发生时锁相环的初始相位误差；

根据所述初始相位误差和在锁相环中加入的指数函数，对低电压故障发生的暂态阶段提供锁相环的相位补偿，并计算电网电压在低电压穿越期间的最终相位差；

基于所述最终相位差和在锁相环中加入的指数函数对低电压故障恢复的暂态阶段提供基于锁相环的相角跟随的速度的相位补偿，以使得光伏逆变器快速恢复正常工况。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于监测到的电网三相对称的低电压故障，根据检测到的电网电压跌落程度提供相应的无功支撑，其中的无功电流的要求为：

I_Tq＝k×(0.9-U_T)×I_N(U_T0.9)

其中，I_Tq为低电压故障期间需要提供的无功电流目标值，U_T为低电压故障期间的电压标幺值，I_N为光伏逆变器额定电流，k为随着电压跌落程度的经验系数。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，当所述光伏逆变器执行低电压穿越控制策略，根据电压幅值U_T计算出I_Tq的值，并将I_Tq的值作为锁相环坐标系中I_q的参考值，参考值误差为：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，当所述光伏逆变器的低电压穿越控制期间，提供无功电流的同时，利用光伏逆变器的开关器件的最大容量提供有功电流：

其中，I_Td为考虑光伏逆变器在低电压穿越期间所能输出的最大有功电流，I_{d_max}为当前工况下所能提供的最大有功电流。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，当光伏逆变器的低电压穿越控制策略考虑提供有功电流I_d时，实际无功电流参考值为：

I'_Tq＝I_Tq×cosΔθ+I_Td×sinΔθ

目标无功电流参考值与实际无功电流参考值的误差为：

ΔI_q＝I_Tq-I'_Tq＝I_Tq×(1-cosΔθ)-I_Td×sinΔθ

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述初始相位误差和在锁相环中加入的指数函数，对低电压故障发生的暂态阶段提供锁相环的相位补偿：

τ₁＝K₁×T_PLL

其中，U_d，U_q为基于锁相环输出相位对电网电压进行派克变换后得到的旋转坐标系下的两个电压分量，Δθ₁为低电压故障发生前后电网电压的相位差的近似值，θ₀为锁相环原始输出相位，K₁为考虑实际补偿效果下的经验系数，T_PLL锁相环PI环节时间常数，θ_ω为锁相环修正后的输出相位，τ₁为故障发生阶段的指数函数的时间常数。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述计算电网电压在低电压穿越期间的最终相位差，包括：

通过过零检测计算故障前过电压过零点T₁，与故障前过电压过零点T₂，再通过过零检测时间差与电网电压频率计算所述最终相位差：

其中，Δθ₂为具体已知的低电压故障发生前后电网电压的相位差。