濟南能華介紹微電網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)的設計及實(shí)現

作者：www.www.pcmenaggio.com   發(fā)布日期：2014-09-14 22:54   信息來(lái)源：http://www.www.pcmenaggio.com

北極星智能電網(wǎng)在線(xiàn)訊:摘要：微電網(wǎng)由分布式電源、儲能裝置及本地負載構成，既可并網(wǎng)運行也可孤島運行。實(shí)現2種運行模態(tài)的平滑過(guò)渡和切換是其關(guān)鍵技術(shù)之一，其中鎖相環(huán)起到很重要的作用。微網(wǎng)主從控制結構中，主逆變器在并網(wǎng)運行時(shí)與電網(wǎng)電壓同步，孤島運行時(shí)為從逆變器產(chǎn)生電壓參考。本文給出一種提取電網(wǎng)電壓正序分量的鎖相環(huán)模型，可確保微網(wǎng)運行模式的平滑轉化，減少切換時(shí)的暫態(tài)影響，增強了系統的穩定性。最終，基于TMS320F28335搭建一臺原理樣機，實(shí)驗結果表明文中給出的鎖相環(huán)模型的有效性和可行性。

關(guān)鍵詞：微網(wǎng)，逆變器，鎖相環(huán)，正序分量，運行模式切換

1.引言

微電網(wǎng)是將分布式電源、儲能單元、負荷以及監控、保護裝置結合在一起，形成一個(gè)對公共電網(wǎng)來(lái)說(shuō)單一可控的單元，同時(shí)也向用戶(hù)提供能量。微網(wǎng)主要有并網(wǎng)和孤島兩種運行模式。在微網(wǎng)的主從控制結構中，并網(wǎng)運行時(shí)，主逆變器需要鎖定電網(wǎng)相位，實(shí)現與公共電網(wǎng)的精確同步;孤島運行時(shí)，主逆變器需要為微網(wǎng)建壓，從而為從逆變器提供電壓和頻率參考。為避免動(dòng)態(tài)切換時(shí)產(chǎn)生過(guò)大的環(huán)流，切換過(guò)程必須平穩連續[1]。

鎖相環(huán)需要給微網(wǎng)系統提供相位信息，從而產(chǎn)生電流基準，所以其對微網(wǎng)模式的切換起到關(guān)鍵的作用。目前用于微網(wǎng)的鎖相環(huán)存在很多不足，文獻[2]將三相電壓經(jīng)過(guò)Clark變換得到其α,β分量，進(jìn)而得到其相角值，這種方法對輸入電壓諧波的抑制作用弱。文獻[3]對基于Park變換的鎖相環(huán)進(jìn)行分析，其可以通過(guò)調節鎖相環(huán)的帶寬，來(lái)獲得較強的諧波抑制能力;但當三相電壓不平衡時(shí)，鎖相角輸出存在不可消除的2次諧波，從而降低并網(wǎng)電能質(zhì)量和系統穩定性。此外，上述鎖相方法主要用于微網(wǎng)的并網(wǎng)階段，無(wú)法實(shí)現微網(wǎng)不同模式的平滑切換。本文給出一種可提取電網(wǎng)電壓正序分量的鎖相方法[4]，一方面解決了三相電壓不平衡的問(wèn)題;另一方面在孤島模式下可自振蕩產(chǎn)生固定頻率的信號，并且可以在不同工作模式間進(jìn)行平滑的動(dòng)態(tài)切換[5]。

本文首先介紹微網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)的工作原理;其次，對文中給出的鎖相環(huán)性能進(jìn)行分析，介紹孤島下鎖相環(huán)自振蕩原理，并給出相應的數字實(shí)現方法;最終，基于F28335搭建實(shí)驗平臺進(jìn)行實(shí)驗驗證。

2.微網(wǎng)逆變器鎖相環(huán)工作原理

2.1微網(wǎng)逆變器系統結構

微網(wǎng)逆變器結構如圖1所示，包括主逆變器拓撲、控制電路、鎖相環(huán)及公共電網(wǎng)等部分。