本發(fā)明屬于電力電子，涉及一種基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法。

背景技術：

1、隨著新能源的快速發(fā)展，并網逆變器在電力系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。

2、并網逆變器能夠將分布式能源或可再生能源轉換為高品質的交流電能，并接入電網，為電網提供電能支持。

3、然而，電網運行環(huán)境復雜，存在各種故障風險，如電壓跌落、頻率波動等。

4、這些故障會對并網逆變器的運行穩(wěn)定性造成影響，甚至導致并網逆變器失穩(wěn)，對電網安全造成威脅。

5、因此，研究并網逆變器在電網故障時的暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法具有重要的意義。

6、現(xiàn)有的并網逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法主要存在以下問題：

7、直接凍結鎖相環(huán)控制方法：該方法簡單易行，但在電網頻率發(fā)生偏差時無法保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

8、凍結鎖相環(huán)積分環(huán)節(jié)方法：該方法需要預先設定積分環(huán)節(jié)的參數(shù)，且在故障后不存在靜態(tài)工作點時無法使系統(tǒng)恢復同步暫態(tài)穩(wěn)定。

9、凍結鎖相環(huán)積分環(huán)節(jié)前饋補償法：該方法補償量求取過程復雜，且難以保證系統(tǒng)在所有故障情況下均能保持穩(wěn)定運行。

10、基于鎖相環(huán)輸出的電壓調整方法：該方法反饋系數(shù)設計較為復雜，且難以有效抑制電網電壓跌落對系統(tǒng)的影響。

11、電壓歸一化的鎖相環(huán)控制方法：該方法能夠提升系統(tǒng)的暫態(tài)同步穩(wěn)定效果，但在系統(tǒng)不存在穩(wěn)定平衡點時仍無法恢復穩(wěn)定狀態(tài)。

12、綜上所述，現(xiàn)有的并網逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法仍存在一定的局限性，無法有效解決電網電壓嚴重故障時鎖相環(huán)失同步導致的系統(tǒng)失穩(wěn)問題。

13、因此，本發(fā)明旨在提供一種基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法，以解決現(xiàn)有技術中存在的問題。

技術實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法。本發(fā)明建立了并網逆變器的暫態(tài)同步穩(wěn)定性模型，分析了并網系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)點與輸出頻率的關系，以及穩(wěn)態(tài)點對暫態(tài)系統(tǒng)同步穩(wěn)定性的影響，提出了輸出頻率補償?shù)臅簯B(tài)同步穩(wěn)定性提升方法。針對穩(wěn)態(tài)點缺失所引起的暫態(tài)系統(tǒng)失穩(wěn)的問題，提出基于頻率補償?shù)膄c-pll控制方法，在輸出頻率處，通過低通濾波器(low-pass-filter，lpf)引入反饋，有效的增加原系統(tǒng)的輸出頻率，使得原本在最大允許偏差角度處不能達到預設頻率的系統(tǒng)，在該點處夠達到預設頻率，進而系統(tǒng)保持系統(tǒng)穩(wěn)定運行，同時本文還就lpf的截止頻率以及反饋系統(tǒng)的增益系數(shù)進行設計。

2、為達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：

3、一種基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法，包括以下步驟：

4、步驟一：通過鎖相環(huán)獲取并網點電壓的相位角；

5、步驟二：計算鎖相環(huán)輸出頻率與電網額定頻率之間的差值；

6、步驟三：將步驟二獲取的差值輸入低通濾波器進行濾波處理；

7、步驟四：將步驟三濾波后的結果與鎖相環(huán)輸出頻率相加，得到補償后的輸出頻率；

8、步驟五：將步驟四得到的補償后的輸出頻率反饋至鎖相環(huán)，控制并網逆變器的輸出頻率與電網頻率保持同步。

9、進一步，所述低通濾波器為截止頻率可調的低通濾波器。

10、進一步，所述鎖相環(huán)為同步參考坐標系鎖相環(huán)srf-pll。

11、進一步，所述步驟二獲取的差值進一步與預設的增益系數(shù)相乘。

12、進一步，所述預設的增益系數(shù)為正值或負值。

13、一種并網逆變器，包括：

14、鎖相環(huán)，用于獲取并網點電壓的相位角；

15、頻率補償模塊，用于計算鎖相環(huán)輸出頻率與電網額定頻率之間的差值，并將差值輸入低通濾波器進行濾波處理，得到補償后的輸出頻率；

16、反饋模塊，用于將補償后的輸出頻率反饋至鎖相環(huán)，控制并網逆變器的輸出頻率與電網頻率保持同步。

17、進一步，所述低通濾波器為截止頻率可調的低通濾波器。

18、進一步，所述鎖相環(huán)為同步參考坐標系鎖相環(huán)srf-pll。

19、進一步，所述頻率補償模塊進一步包括乘法器，用于將步驟二獲取的差值與預設的增益系數(shù)相乘。

20、進一步，所述預設的增益系數(shù)為正值或負值。

21、本發(fā)明的有益效果在于：

22、(1)通過頻率補償，能夠在電網電壓嚴重故障時，避免鎖相環(huán)失同步，從而保證并網逆變器輸出頻率與電網頻率保持同步，提升系統(tǒng)的暫態(tài)同步穩(wěn)定性。

23、(2)該方法能夠使并網逆變器在電網電壓跌落至0.5pu以下時仍然保持穩(wěn)定運行，有效提升其低電壓穿越能力。

24、(3)通過提升并網逆變器的暫態(tài)同步穩(wěn)定性，能夠有效避免因電網故障導致的并網系統(tǒng)失穩(wěn)，提高并網系統(tǒng)的可靠性。

25、(4)該方法僅需在鎖相環(huán)輸出端增加頻率補償模塊，控制方法簡單易行，易于工程實現(xiàn)。

26、本發(fā)明的其他優(yōu)點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發(fā)明的實踐中得到教導。本發(fā)明的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說明書來實現(xiàn)和獲得。

技術特征：

1.一種基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法，其特征在于：包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法，其特征在于：所述低通濾波器為截止頻率可調的低通濾波器。

3.根據權利要求1所述的基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法，其特征在于：所述鎖相環(huán)為同步參考坐標系鎖相環(huán)srf-pll。

4.根據權利要求1所述的基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法，其特征在于：所述步驟二獲取的差值進一步與預設的增益系數(shù)相乘。

5.根據權利要求4所述的基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法，其特征在于：所述預設的增益系數(shù)為正值或負值。

6.一種并網逆變器，其特征在于：包括：

7.根據權利要求6所述的并網逆變器，其特征在于：所述低通濾波器為截止頻率可調的低通濾波器。

8.根據權利要求6所述的并網逆變器，其特征在于：所述鎖相環(huán)為同步參考坐標系鎖相環(huán)srf-pll。

9.根據權利要求6所述的并網逆變器，其特征在于：所述頻率補償模塊進一步包括乘法器，用于將步驟二獲取的差值與預設的增益系數(shù)相乘。

10.根據權利要求9所述的并網逆變器，其特征在于：所述預設的增益系數(shù)為正值或負值。

技術總結
本發(fā)明涉及一種基于頻率補償?shù)牟⒕W逆變器暫態(tài)同步穩(wěn)定性控制方法，屬于電力電子技術領域，旨在解決電網電壓嚴重故障時，并網逆變器因鎖相環(huán)失同步而導致的暫態(tài)穩(wěn)定性問題。該方法通過鎖相環(huán)獲取并網點電壓的相位角，計算鎖相環(huán)輸出頻率與電網額定頻率之間的差值，并將差值輸入低通濾波器進行濾波處理，并乘以K進行增益。將其反饋至鎖相環(huán)，控制并網逆變器的輸出頻率與電網頻率保持同步。該方法能夠有效提升并網逆變器在電網電壓嚴重故障時的暫態(tài)同步穩(wěn)定性，保證并網系統(tǒng)的安全可靠運行。

技術研發(fā)人員：褚浩,解寶,張國榮,解潤生,施永,鄭偉珂
受保護的技術使用者：合肥工業(yè)大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/5/15