[发明专利]基于频率自适应虚拟磁链估测的电网同步方法

摘要

一种基于频率自适应虚拟磁链估测的电网同步方法,属于与电网同步方法。该方法的谐波解耦单元HDN完成对电网电压以及电流谐波成分的检测。谐波解耦单元HDN的输出量经过正负分离单元MPNSC(α,β)，得到他们各次谐波的正负序分量。频率跟踪单元FLL得到电网的基波频率。电压、电流的谐波解耦单元HDN在基波频率已经跟踪的条件下进行解耦。经正负分离单元MPNSC(α,β)得到的磁链和电流，减去电感磁链跌落得到虚拟公共接入点处的磁链。本发明降低了虚拟磁链估测方法对电网频率变化的敏感度，准确跟踪电网电压相位。消除了在电网不平衡条件下对暂态响应的级联延迟。首次提出了谐波电网条件下电网同步的方法。

主权项

一种基于频率自适应虚拟磁链估测的电网同步方法，其特征是：该电网同步方法共有六个步骤，包括：1、两相桥臂侧输出电压重构；2、变换器以及电网电阻电压补偿；3、谐波解耦；4、虚拟磁链以及电流的正负序分离；5、电网频率估测；6、变换器以及电网总电感磁链补偿；具体步骤如下：步骤一、两相桥臂侧输出电压重构：由变换器三相桥臂开关器件的占空比和采样得到的直流电压得到两相桥臂侧变换器输出电压；步骤二、变换器以及电网电阻电压补偿：采样变换器输出电流，以及按照步骤一获得的两相桥臂侧变换器输出电压，变换器以及电网总电阻，计算除去电网和变换器总电阻压降后虚拟磁链对应的电压；步骤三、谐波解耦：采用谐波解耦网络单元和上个周期中估测的电网基波频率对步骤二中得到的电压和变换器输出电流进行解耦，得到除去电网和变换器总电阻压降后，多次谐波虚拟磁链值和多次谐波电流值以及基波电压的误差量；步骤四、虚拟磁链以及电流的正负序分离：将步骤三得到的多次谐波虚拟磁链和多次谐波电流通过正负序谐波解耦单元，得到多次谐波虚拟磁链的正负序和多次谐波电流的正负序；步骤五、电网频率估测：将步骤三中获得的基波虚拟磁链和电压误差量以及步骤四中获得的基波虚拟磁链正序量通过锁频环单元FLL，获得电网基波频率值，供下一周期使用；步骤六、变换器以及电网总电感磁链补偿：由步骤四获得的多次谐波虚拟磁链正负序值和多次谐波电流正负序值以及变换器和电网总电感，计算得到除去电网和变换器总电阻压降以及总电感磁链降后虚拟PCC点电网电压各次谐波虚拟磁链正负序所述的两相桥臂侧变换器输出电压重构：步骤1.1采样直流电压vDC；步骤1.2将直流电压vDC以及变换器三相桥臂开关器件的占空比重构得到两相桥臂侧变换器输出电压(vc,α，vc,β)；所述的变换器以及电网电阻电压补偿：步骤2.1采样变换器输出电流(ic,α，ic,β)；步骤2.2按照步骤一获得的两相桥臂侧变换器输出电压(vc,α，vc,β)经变换器以及电网电阻电压补偿单元，减去变换器输出电流(ic,α，ic,β)与变换器以及电网总电阻Rz的乘积，获得除去变换器以及电网总电阻压降后虚拟磁链对应的电压(vα，vβ)；所述的谐波解耦：步骤3.1谐波解耦网络单元HDN是协同工作的不同滤波频率的多个正交信号发生器的二阶广义积分器DSOGI‑QSG组成的交叉反馈网络；在谐波解耦网络单元HDN中，对于第i次谐波的二阶广义积分器DSOGI‑QSG‑i这一路而言，将步骤二中得到的虚拟磁链对应的电压(vα，vβ)，减去其他次电压谐波二阶广义积分器DSOGI‑QSG支路的输出量v′m,α,v′m,β，其中m≠i，得到DSOGI‑QSG‑i的电压输入量vi；其他支路电压输入量的获取与第i次谐波二阶广义积分器DSOGI‑QSG‑i支路完全一样；步骤3.2锁频环单元的输出量ω′与谐波次数i的乘积得到第i次谐波DSOGI‑QSG‑i支路频率输入量iω′；vα，vβ在iω′输入HDN的情况下，经过谐波解耦网络单元HDN后得到多次谐波虚拟磁链值χ1，α、χ1，β，‑qχ1，α、‑qχ1，β...χn，α、χn，β，‑qχn，α、‑qχn，β，其中q＝e‑jπ/2；步骤3.3将步骤二中得到的变换器输出电流(ic,α，ic,β)，也同样通过步骤3.1和步骤3.2的方法通过协同工作不同滤波频率的多个正交信号发生器的二阶广义积分器DSOGI‑QSG组成的交叉反馈网络，获得变换器网侧多次谐波电流i1,α、i1,β,qi1,α、qi1,β...in,α、in,β，qin,α、qin,β,其中q＝e‑jπ/2；所述的虚拟磁链以及电流的正负序分离：步骤4.1对第i次谐波支路而言，步骤三得到χi,α乘以1/2后减去1/2倍的qχi,β得到步骤4.2将步骤三得到的‑qχi,α乘以‑1/2,再加上1/2倍的χi,β得到步骤4.3将步骤三得到的χi,α乘以1/2,再加上‑1/2倍的‑qχi,β得到步骤4.4将步骤三得到的‑qχi,β乘以1/2，再减去‑1/2倍的‑qχi,α得到步骤4.1、步骤4.2、步骤4.3、步骤4.4为正负序谐波解耦单元MPNSC(α,β)的工作步骤；步骤4.5变换器网侧其他次谐波电压同样经过步骤4.1、步骤4.2、步骤4.3、步骤4.4进行计算，这样就可以获得从1到n次谐波电压的正负序磁链值步骤4.6各次谐波电流的正负序值的获取过程与上述磁链的获取过程完全一致，得到所述的电网频率估测：步骤5.1通过锁频环单元(FLL)将步骤三中获得的电网和变换器侧基波电压对应的虚拟磁链量(χ1,α、χ1,β)和电压误差量对应相乘后再相加，取和的1/2然后乘以增益,再积分即可得到估测的电网基波频率值ω'；步骤5.2采用步骤四中获得的基波虚拟磁链正序磁链分量模值的二次方和对锁频环单元FLL增益进行标准化；所述的变换器以及电网总电感磁链补偿：步骤6.1将步骤四中获得的除去电网和变换器总电阻压降后多次谐波电压的正负序磁链的值减去步骤五中获得的电网基波频率ω'，滤波器以及电网总电感LZ，频率基值的倒数1/ωb以及步骤四中获得的网侧多次谐波电流正负序的乘积，获得虚拟PCC点电网电压各次谐波虚拟磁链正负序