[gb18030] 低电压穿越

电压跌落情况下锁相环技术改进
电压跌落情况下锁相环技术改进
基于双二阶广义积分器的软件锁相方法：方案的基本出发点是基于对称分量法的正序电压
分解该法通过基于二阶广义积分器的自适应滤波器来实现电网电压正、负序分量的检测计算，并在此 过程中对电网的谐波分量进行了滤除，该方法能在电网平衡和不平衡条件下精确地获取电网正、负序 分量的相位、幅值及频率信息，因此也具有较好的电网适应性。
电压跌落情况下锁相环技术改进
SOGI优点： 1.当电网出现三相跌落时，锁相环能快速且精确地获取电网电压正序分量的频 率和相位信息。 2.当电网出现三相频率突变（50Hz 变成 30Hz）时，锁相环依旧能快速准确 地获取电网电压正序分量的频率和相位信息。 3.当电网出现三相频率突变且同时含有低次谐波时，锁相环依旧能快速准 确地获取电网电压正序分量的频率和相位信息。
零电压穿越方案
李阳
目录
低电压穿越概述
电压跌落情况下锁相环技术改进 电压跌落并网电流控制方法的改 进
低电压穿越概述
低电压穿越：当电网故障或扰动引起光伏并网系统逆变器并网点的电压跌落 时，在一定电压跌落的范围内，光伏并网逆变器能够不间断并网运行。 对光伏并网逆变器的影响： 硬件： 可能会导致过电压过电流以及随之而来的电磁干扰等问题导致主电路硬件 的损坏 导致数字控制板或驱动电路等受到干扰而丧失控制能力 软件： 低电压冲击意味着各项参数的突然变化，系统的主控算法、锁相环算法、 保护逻辑算法、光伏发电特有的最大功率点跟踪等算法是否可以做出相应的 快速调整，给出准确有力的控制信号 低电压穿越对光伏电池阵列的影响 不再工作于最大功率点状态，而是根据瞬时的功率迅速调节自身输出的电 压和电流，建立起暂态平衡。此时会造成直流母线上的电容电压升高，但是 不会超过光伏电池阵列的开路电压
低电压穿越概述
零电压穿越与现有低电压穿越的不同：
更短的低电压持续 时间150ms
Hale Waihona Puke 三相锁相环的速度 要求更高
锁相动态特性与滤 波特性及其精度更 严格的折中，同时 还要考虑谐波等影 响
更深的电压跌落 深度
更小的电网正序 分量以及更大的 电网负序分量
更加严峻的冲击 包括过流过压以 及随之而来的电 磁干扰等
二倍频馅波滤波器
系统带宽设定到70Hz左右，pi参数分别为1.43、0.004506
二倍频馅波滤波器
系统带宽设定到155Hz左右，pi参数分别为2.85、0.002247
二倍频馅波滤波器
系统带宽设定到1500Hz左右，pi参数分别为28.5、0.000225 1
二倍频馅波滤波器
系统带宽设定到1500Hz左右，pi参数分别为28.5、0.000225 1
SOGI不仅能在三相跌落、频率突变的电网中快速准确地获取电网正序分量 的频率和相位信息，而且还可以抑制谐波对系统输出的影响，并且具有良 好的 频率自适应特性。
电压跌落情况下锁相环技术改进
总结： 除了以上介绍的方法外，还有基于双同步坐标系的解耦软件锁相环DDSRF-SPLL 此方法也有很好的频率适应性，但是此方法引入低通滤波器影响系统动态性能 。同时解耦控制在数字控制实现比较复杂。还有一些比较先进的锁相环控制由 于现在使用不多所以不多介绍了。 由于有了前人的经验和成果，对于锁相环的改进来说可以在馅波滤波器，SOGi 方法以及DDSRF-SPLL进行工程试验。 关于正负序电压分量的分离检测方法，需要根据所选用的锁相方法进行确定。
低电压穿越概述
电压跌落情况下 锁相环技术改进
零电压穿越 电压跌落下并网 电流控制方法的 改进
电压跌落情况下锁相环技术改进
现在使用的单同步坐标系软件锁相环SSRF-SPLL：
电压跌落情况下锁相环技术改进
这样做可以忽略正序电压幅值降低的影响，同时可是PI参数适用于各个电压等级
电压跌落情况下锁相环技术改进
电压跌落并网电流控制方法的改进
低电压穿越对系统功率影响分析： 根据输入输出功率平衡，有：
若系统时刻保持光伏电池阵列工作在最大功率点，电网电压下降会导致入网电 流升高。 针对此种情况有两种简单的应对策略，在MPPT已经失效的情况下，直流母线 电容电压会迅速上升，但不会超过开路电压： 1.加入一个电流限幅环节，即限制电流环内的电流参考给定不能超过最大允许 的安全运行值。 2.在电压跌落期间电流内环给定值不由电压外环提供，而是直接按预设值进行 控制（预设值可小于额定值），从而降低有功功率输出，保证有足够裕度提供 无功电流支撑
电压跌落并网电流控制方法的改进
三相三线条件下电网电压不平衡对逆变器影响（这里简单以单L滤波器建模）：
一般情况下电抗器电感L是一个很小的值， 那么在电网负序电压激励下的电流就会非常 大，几乎相当于短路电流。因此电网不平衡 时无法采用传统控制策略控制变流器的运行。
电压跌落并网电流控制方法的改进
抑制负序电流的数字控制系统设计分析(电网负序电压前馈控制策略)： 为了消除负序电压的影响，抑制负序电流，最简单的办法是加入负序电压前馈。 首先检测出电网电压的负序分量，让逆变器输出一个和电网负序电压值相同电 压来抵消电网负序电压的影响。
由上式要完成对电网电压正序分量的提取，需要对输入电压信号进行90° 相角偏移，以此获得两相正交电压信号。采用周期延迟、微分以及全通滤 波器等方案，然而这些方案对频率的变化响应较慢，尤其是微分方案对电 压谐波较敏感。
电压跌落情况下锁相环技术改进
电压跌落情况下锁相环技术改进
由波特图可知：qv始终滞后v 90度。并且 只有阻尼系数k影响系统系能。
电压跌落并网电流控制方法的改进
总结： 抑制负序电流的双闭环控制策略将负序电流控为零，使得三相电流波形平衡， 但是有功功率和直流母线电压有明显的二倍于工频的波动。在抑制有功功率和 直流母线电压波动的控制策略下，有功功率和直流母线电压很平稳，但是无功 功率波动无法控制，且三相电流波形不再平衡。 实际中，可以采用负序电压前馈与抑制负序电流的双闭环控制策略。
问题二：负序分量的产生：
可以考虑在锁相环前面加上一个滤波器,避免电压负序分量进入锁相 环环路
电压跌落情况下锁相环技术改进
前置滤波器的方法汇总： 1.二倍频馅波滤波器： 优点： 1.概念清晰，因为发生电压跌落时候，产生100Hz两倍频分量，很容易想到用一 个特殊的带阻滤波器滤除二次谐波。 2.在一定条件下二倍频陷波器可以在基本不影响锁相环带宽的情况下滤除基波 负序分量,实现锁相环前置环节滤波功能 缺点： 1.一定的条件是锁相环本身的带宽要小于100Hz,如果不满足这个条件系统将变 得不稳定。见后面的附图 2.数学实现比较复杂 3.馅波滤波器本身响应速度较慢。见附图。品质因数Q越大，则幅频特性的曲线 越尖锐，其滤波的效果更加明显；但Q的增大也同样导致了其单位阶跃响应时 间变长，导致滞后时间加长。这又是一个工程取舍问题。 4.一个陷波器也只能对特定频率处的信号起到滤除作用,二倍频陷波器能够解决 基波负序分量的问题,但对谐波不起作.
电压跌落并网电流控制方法的改进
抑制负序电流的数字控制系统设计分析(零负序电流闭环控制策略)： 电网负序电压前馈策略实现最为简单，但这是一种开环的方法，各种扰动没有 抑制作用，未必能达到理想的补偿效果。抑制扰动最好的方法就是采用闭环控 制。
负序电流闭环控制策略的实现 还需要一个前提，那就是在电 流检测过程中要完成正、负序 电流的分离。此处要采用馅波 滤波器，因为前面的方法会对 系统的电流环的动态性能产生 影响。