一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相技术制造技术

本发明专利技术提出适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相方法、系统以及用于电能质量分析的评估系统。所述方法包括电网电压采样步骤、电网电压变换步骤、电网电压信号滤波步骤以及电网电压正负序分离步骤。电网电压采样步骤，利用多个远程终端单元(RTU)对光伏电网的电压进行多次采样，获得多次电压采样信号；电网电压变换步骤执行电网电压信号的坐标系变换操作；电网电压滤波步骤采用广义二阶积分器滤除变换电网电压信号的谐波信号；电网电压正负序分离步骤利用双同步旋转坐标系法对电网电压进行正负序分离获得三相平衡的电网电压正序分量。本方法充分考虑到电能质量较差的电网实际运行状况，可以提高逆变器低电压穿越的成功率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相技术
本专利技术属于电网并网控制
，尤其涉及一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相方法、系统、用于电能质量分析的评估系统以及实现所述方法的计算机可读存储介质。
技术介绍
随着能源危机和高油价的出现，对气候变化忧虑，还有不断增加的政府支持，都在推动增加可再生能源发电的大规模利用。其中光伏发电是比较重要的一种可再生能源发电形式。在有大电网存在的地方，光伏发电可以并网运行，逆变器是新能源发电并网的核心设备，已经有很多的应用。不只是光伏发电应用场景，逆变器也是储能系统的核心设备。随着人们对于物质生活的需求不断提高和能源消耗的增加，太阳能、风能等清洁能源逐渐成为可以消纳的新型可再生能源。光伏发电系统(photoVoltaicpowergeneratingsystem，PV)是一种清洁高效的可再生能源发电系统。它可以利用光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能。该系统由通常由光伏方阵、蓄电池组、蓄电池控制器、逆变器等设备组成，构成了一个微电网。当微网运行在孤岛模式时，由于无大电网作为微网母线电压和频率的支撑，且逆变器具有惯性小和过载能力差的特点，易产生各种电能质量问题，而由于不平衡负载所引起的微网电压不平衡问题是其中最为突出的。当低压微网中负载不对称的问题严重时，会直接影响到系统内用电设备的正常运行，甚至会导致系统的不稳定。消除不平衡电压的有效方法之一是通过安装并联补偿装置，但这显然会增加额外的成本。而微网中的逆变器作为电力电子装置，具有很强的可控性。对于微网中用来建立微网电压和频率的逆变器如储能逆变器等，通过使用合适的控制方法可实现在控制其输出有功和无功功率的同时，还能具有对负序电流的均分能力和对不对称电压的补偿能力。申请号为CN201110398433.3的中国专利技术专利申请提出一种用于太阳能光伏并网系统的三相逆变器，包括逆变电路、控制电路、滤波电路和检测电路，所述的控制电路包括DSP、保护模块和用于锁定电网的电压相位的数字锁相模块，该数字锁相模块包括依次连接的数字鉴相器、数字滤波器和数控振荡器，所述的数字鉴相器通过比较输入信号与输出信号，检测输入信号与输出信号的相位差，所述的数字滤波器对输入的信号进行滤波，所述的数控振荡器用于调整数字信号的相位差。该方案可对电网电压进行数字锁相，可以有效防止电压相位抖动或失锁的现象，保证太阳能光伏并网系统的正常运行。然而，逆变器的由于需要并网运行，所以与大电网的电压同步非常重要。新能源的发电机理与传统电力系统不同，所以其锁相技术也有本质区别。在新能源发电系统中，与大电网的相位同期由逆变器的内部控制来完成。锁相是逆变器控制中的重要环节，锁相环很大程度上影响了逆变器输出电流的电能质量。而且，当电力系统出现故障导致孤岛或单相电压缺失时，锁相环能否稳定工作，直接决定了逆变器的低/零电压穿越能力。目前常用的逆变器的锁相技术都需要通过对所要链接的大电网的电压的检测来实现，在大电网的电压电能质量正常的时候都可以锁相成果，但是当电能质量存在比较严重的问题时，时长会出现锁相失败的情况。锁相失败会造成并网电流的电能质量下降，低电压穿越无法完成等问题。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相方法、系统以及用于电能质量分析的评估系统。所述方法包括电网电压采样步骤、电网电压变换步骤、电网电压信号滤波步骤以及电网电压正负序分离步骤。电网电压采样步骤，利用多个远程终端单元(RTU)对光伏电网的电压进行多次采样，获得多次电压采样信号；电网电压变换步骤执行电网电压信号的坐标系变换操作；电网电压滤波步骤采用广义二阶积分器滤除变换电网电压信号的谐波信号；电网电压正负序分离步骤利用双同步旋转坐标系法对电网电压进行正负序分离获得三相平衡的电网电压正序分量。本方法充分考虑到电能质量较差的电网实际运行状况，可以提高逆变器低电压穿越的成功率。具体来说，在本专利技术的第一个方面，提供一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相方法，所述方法包括电网电压采样步骤、电网电压变换步骤、电网电压信号滤波步骤以及电网电压正负序分离步骤；作为本专利技术的第一个优点，所述电网电压采样步骤，利用多个远程终端单元(RTU)对光伏电网的电压进行多次采样，获得多次电压采样信号；并且，每个所述远程终端单元(RTU)连接一个所述边缘计算终端，基于所述远程终端单元(RTU)获得的多次电压采样信号，获取当前光伏电网的电压值U、频率f、波形信号以及谐波信号THD；所述边缘计算终端基于所述电压采样信号，采集电能质量稳态数据、暂态数据、开关状态数据，并执行边缘计算流程。所述边缘计算终端配置多种负荷模型，包括车充模型、用户用电模型、光伏模型以及风电模型。所述边缘计算终端配置多种负荷模型，基于所述多种负荷模型，对所述电能质量进行预测。作为一个优选，所述边缘计算终端对所述电压采样信号进行电能质量分析，并基于所述电能质量分析的结果，执行电网电压信号的坐标系变换操作，具体包括：在第i次采样时，将电压采样信号{Uai，Ubi，Uci}接入边缘计算设备Mi；通过所述边缘计算设备Mi计算输出负载Li，得到所有边缘计算设备的输出负载集合L＝{L1，L2，......Ln}；判断所述输出负载集合L中的元素值是否在预定范围内符合均匀分布；如果否，则执行电网电压信号的坐标系变换操作，所述坐标系变换操作将所述光伏电网的三相电源电压值变换为两相静止坐标系下的二维电压值；如果是，则返回所述电网电压采样步骤。作为本专利技术的再一个优点，所述电网电压变换步骤，采用多个边缘计算终端接收所述多个电压采样信号，并对所述电压采样信号进行电能质量分析，并基于所述电能质量分析的结果，执行电网电压信号的坐标系变换操作，得到变换电网电压信号；所述电网电压滤波步骤，采用广义二阶积分器滤除所述变换电网电压信号的谐波信号；所述电网电压正负序分离步骤，利用双同步旋转坐标系法对电网电压进行正负序分离，去除电网电压的负序分量，获得三相平衡的电网电压正序分量；其中，边缘计算终端对所述电压采样信号进行电能质量分析，并基于所述电能质量分析的结果，执行电网电压信号的坐标系变换操作，具体包括：在第i次采样时，将电压采样信号{Uai，Ubi，Uci}接入边缘计算设备Mi；通过所述边缘计算设备Mi计算输出负载Li，得到所有边缘计算设备的输出负载集合L＝{L1，L2，......Ln}；判断所述输出负载集合L中的元素值是否在预定范围内符合均匀分布；如果否，则执行电网电压信号的坐标系变换操作，所述坐标系变换操作将所述光伏电网的三相电源电压值变换为两相静止坐标系下的二维电压值；如果是，则返回所述电网电压采样步骤。所述电网电压滤波步骤，采用广义二阶积分器滤除所述变换电网电压信号的谐波信号；所述电网电压正负序分离步骤，利用双同步旋转坐标系法对电网电压进行正负本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相方法，所述方法包括电网电压采样步骤、电网电压变换步骤、电网电压信号滤波步骤以及电网电压正负序分离步骤；/n其特征在于：/n所述电网电压采样步骤，利用多个远程终端单元(RTU)对光伏电网的电压进行多次采样，获得多次电压采样信号；/n所述电网电压变换步骤，采用多个边缘计算终端接收所述多个电压采样信号，并对所述电压采样信号进行电能质量分析，并基于所述电能质量分析的结果，执行电网电压信号的坐标系变换操作，得到变换电网电压信号；/n所述电网电压滤波步骤，采用广义二阶积分器滤除所述变换电网电压信号的谐波信号；/n所述电网电压正负序分离步骤，利用双同步旋转坐标系法对电网电压进行正负序分离，去除电网电压的负序分量，获得三相平衡的电网电压正序分量；/n其中，边缘计算终端对所述电压采样信号进行电能质量分析，并基于所述电能质量分析的结果，执行电网电压信号的坐标系变换操作，具体包括：/n在第i次采样时，将电压采样信号{U

【技术特征摘要】
1.一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相方法，所述方法包括电网电压采样步骤、电网电压变换步骤、电网电压信号滤波步骤以及电网电压正负序分离步骤；
其特征在于：
所述电网电压采样步骤，利用多个远程终端单元(RTU)对光伏电网的电压进行多次采样，获得多次电压采样信号；
所述电网电压变换步骤，采用多个边缘计算终端接收所述多个电压采样信号，并对所述电压采样信号进行电能质量分析，并基于所述电能质量分析的结果，执行电网电压信号的坐标系变换操作，得到变换电网电压信号；
所述电网电压滤波步骤，采用广义二阶积分器滤除所述变换电网电压信号的谐波信号；
所述电网电压正负序分离步骤，利用双同步旋转坐标系法对电网电压进行正负序分离，去除电网电压的负序分量，获得三相平衡的电网电压正序分量；
其中，边缘计算终端对所述电压采样信号进行电能质量分析，并基于所述电能质量分析的结果，执行电网电压信号的坐标系变换操作，具体包括：
在第i次采样时，将电压采样信号{Uai，Ubi，Uci}接入边缘计算设备Mi；
通过所述边缘计算设备Mi计算输出负载Li，得到所有边缘计算设备的输出负载集合L＝{L1，L2，......Ln}；
判断所述输出负载集合L中的元素值是否在预定范围内符合均匀分布；
如果否，则执行电网电压信号的坐标系变换操作，所述坐标系变换操作将所述光伏电网的三相电源电压值变换为两相静止坐标系下的二维电压值；
如果是，则返回所述电网电压采样步骤。


2.如权利要求1所述的一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相方法，其特征值在于：
每个所述远程终端单元(RTU)连接一个所述边缘计算终端。


3.如权利要求1所述的一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相方法，其特征值在于：
所述坐标系变换操作将所述光伏电网的三相电源电压值变换为两相静止坐标系下的二维电压值，具体包括：
将三相电网电压UA、UB、Uc变换成直角坐标系的αβ坐标系下；





4.如权利要求3所述的一种适用于极端电能质量条件下的三相逆变器锁相方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱见涛，曹振武，郭振鹏，
申请(专利权)人：中腾微网北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11