一種控制風力并網逆變器同頻同相的方法及電路的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及風力并網發電技術領域，具體為一種控制風力并網逆變器同頻同相的 方法及電路。
【背景技術】
[0002] 風力并網逆變器將風力交流發電機發出的交流電，進行整流后變成直流電，再經 過高頻逆變裝置，逆變成與電網同頻，同相的交流電，由此實現風力發電的并網。目前實現 同頻、同相的方法大多采用數字鎖相環，比如虛擬平均無功鑒相的單相鎖相環，通過一定的 算法由輸入信號構造出兩相靜止坐標系下的另一相正交信號，由《"、作為輸入信 號，再Wd軸定向將兩相靜止坐標系變換到同步旋轉坐標系，分解出9軸分量Vg，然后通 過巧調節器調節使V,為0,即可實現鎖相。單相數字鎖相環與模擬鎖相環相比，具有無直流 零點漂移、無器件飽同時不受電源和環境溫度變化等優點，但是數字鎖相環程序編寫復雜， 難度高，讓很多工程師望而卻步。
[0003] 也有純軟件鎖相環，編程相對簡單，其基本原理是將輸入信號與估計信號相乘，之 后通過濾波器濾除其二倍頻分量，W得出輸入輸出信號的相位差，通過Ar調節器使其相位 差為0,從而實現鎖相。但在該種鎖相環中，為了更好地濾去二倍頻分量，加入的濾波器使得 鎖相環的帶寬受限，從而影響鎖相效果。

【發明內容】

[0004] 為了解決上述技術問題，本發明提供一種控制風力并網逆變器同頻同相的方法， 其解決風力發電系統并網時相位、頻率不同步的問題，克服了現有的風力并網逆變器數字、 軟件鎖相環技術的不足，具有電路簡單、響應速度快、可靠性好等優點，廣泛適用于風力發 電系統的并網逆變器，此外，本發明還提供了控制風力并網逆變器同頻同相的電路。
[0005] 本發明所要解決的技術問題采用W下的技術方案來實現：一種控制風力并網逆變 器同頻同相的方法，其特征在于：獲取風力并網逆變器輸出電流信號和電網電壓信號，電網 電壓信號依次通過移相電路和第一放大電路移相、放大后轉化成電壓信號的風力并網逆變 器輸出電流信號通過第一乘法鑒相電路相乘，生成相位差信號； 將相位差信號通過濾波電路和第二放大電路，分別用于消除二次諧波和放大相位差信 號； 將消除二次諧波后并放大后的相位差信號與移相放大后的電網電壓信號通過第二乘 法鑒相電路相乘，生成幅度調整信號； 將幅度調整信號與電網電壓信號通過加法器電路疊加，生成矢量控制信號，矢量控制 信號通過矢量控制來控制風力并網逆變器輸出電流信號與電網電壓信號同頻同相。
[0006] 進一步的，風力并網逆變器輸出電流信號經過霍爾電流傳感器轉為電壓信號。
[0007] 進一步的，經過霍爾電流傳感器轉為電壓信號的風力并網逆變器輸出電流信號經 過電壓跟隨器電路后輸出。
[0008] 進一步的，將相位差信號通過低通濾波電路，用于消除二次諧波。
[0009] 進一步的，風力并網逆變器輸出電流信號經過霍爾電流傳感器轉為電 壓信號并通過電壓跟隨器電路后為V;貨，Vj議=巧sm[邱巧巧切]，電網電壓信號 為V,的，V;的二巧sm邱《，電網電壓信號V;的經第一移相電路和第一放大電路移相 并放大后為^。的，<:〇3[邱針巧(明。風力并網逆變器輸出電流信號巧巧和 移相放大后的電網電壓信號V'。貨通過第一乘法鑒相電路生成相位差信號^^句 ，
【主權項】
1. 一種控制風力并網逆變器同頻同相的方法，其特征在于：獲取風力并網逆變器輸出 電流信號和電網電壓信號，電網電壓信號依次通過移相電路和第一放大電路移相、放大后 與轉化成電壓信號的風力并網逆變器輸出電流信號通過第一乘法鑒相電路相乘，生成相位 差f目號； 將所述相位差信號通過濾波電路和第二放大電路，分別用于消除二次諧波和放大所述 相位差彳目號； 將消除二次諧波后并放大后的相位差信號與移相放大后的電網電壓信號通過第二乘 法鑒相電路相乘，生成幅度調整信號； 將所述幅度調整信號與電網電壓信號通過加法器電路疊加，生成矢量控制信號，所述 矢量控制信號通過矢量控制來控制風力并網逆變器輸出電流信號與電網電壓信號同頻同 相。
2. 根據權利要求1所述的一種控制風力并網逆變器同頻同相的方法，其特征在于：風 力并網逆變器輸出電流信號經過霍爾電流傳感器轉為電壓信號。
3. 根據權利要求2所述的一種控制風力并網逆變器同頻同相的方法，其特征在于：經 過霍爾電流傳感器轉為電壓信號的風力并網逆變器輸出電流信號經過電壓跟隨器電路后 輸出。
4. 根據權利要求3所述的一種控制風力并網逆變器同頻同相的方法，其特征在于：將 所述相位差信號通過低通濾波電路，用于消除二次諧波。
5. 根據權利要求4所述的一種控制風力并網逆變器同頻同相的方法，其特征在于： 風力并網逆變器輸出電流信號經過霍爾電流傳感器轉為電壓信號并通過電壓跟隨器電 路后為Vi (6)，Vi (I)=C sm[叫1+芎(〇]，電網電壓信號為V5⑷，V5 sm，電網電壓信號 v#)經第一移相電路和第一放大電路移相并放大后為v,(l)，Vtf(I)=Gc〇S[?dI+4(〖)]，風力 并網逆變器輸出電流信號V#)和移相放大后的電網電壓信號Vtj(X)通過第一乘法鑒相電
整信號通過加法器電路疊加原始電網電壓信號Vi⑷形成矢量控制信號義，風力并網逆變器 將整流后的直流電，通過矢量控制信號K，實現逆變器的輸出電流與電網電壓同相。
6. -種控制風力并網逆變器同頻同相的電路，其特征在于：包括： 移相電路，用于將接收到的電網電壓信號移相； 第一放大電路，第一放大電路的輸入端連接移相電路的輸出端，用于將移相后的電網 電壓信號放大； 第一乘法鑒相電路，第一乘法鑒相電路的輸入端分別連接第一放大電路、第二放大電 路的輸出端，用于將移相放大后的電網電壓信號與放大后的風力并網逆變器輸出電流信號 相乘，生成輸出的相位差信號； 低通濾波電路，低通濾波電路的輸入端連接第一乘法鑒相電路的輸出端，用于消除輸 入的相位差信號的二次諧波； 第二放大電路，第二放大電路的輸入端連接低通濾波電路的輸出端，用于放大相位差 信號； 第二乘法鑒相電路，第二乘法鑒相電路的輸入端分別連接第一放大電路的輸出端、第 二放大電路的輸出端，用于將濾波放大后的相位差信號與移相放大后的電網電壓信號相 乘，生成輸出的幅度調整信號； 加法器電路，加法器電路的輸入端分別連接第二乘法鑒相電路的輸入端、電網電壓信 號的輸入端，用于將輸入的幅度調整信號與電網電壓信號疊加，生成輸出的矢量控制信號， 所述矢量控制信號通過矢量控制來控制風力并網逆變器輸出電流信號與電網電壓信號同 頻同相。
7. 根據權利要求6所述的一種控制風力并網逆變器同頻同相的電路，其特征在于：還 包括電壓跟隨器電路，用于隔離轉化成電壓信號的風力并網逆變器輸出電流信號。
8. 根據權利要求7所述的一種控制風力并網逆變器同頻同相的電路，其特征在于：所 述移相電路包括TL084運算放大器U1A、電容Cl、C2、C3和電阻R2 ;第一放大電路包括TL084 運算放大器U3A、電阻RU R4 ;電壓跟隨器電路包括TL084運算放大器U3D、電容C5、C8 ;第 一乘法鑒相電路包括MPY634乘法鑒相器U4和電阻R13、R15、R16 ;低通濾波電路包括電阻 R12和電容C7 ;第二放大電路包括TL084運算放大器U3C、電阻R10、Rll ;第二乘法鑒相電 路包括MPY634乘法鑒相器U2和電阻R7、R8、R9 ;加法器電路包括TL084運算放大器U3B和 電容 C4、C6、電阻 R6、R14、R3、R5。
9. 根據權利要求8所述的一種控制風力并網逆變器同頻同相的電路，其特征在于：電 網電壓信號Pl從1端口輸出后串聯電阻R2后輸入TL084運算放大器UlA的2端口，再從 TL084運算放大器UlA的1端口輸出，TL084運算放大器UlA的2端口和1端口之間連接了 電容Cl，電網電壓信號Pl移相后從TL084運算放大器UlA的1端口輸出，TL084運算放大 器UlA的1端口串聯電阻R4后與TL084運算放大器U3A的2端口相連接，電網電壓信號Pl 放大后再從TL084運算放大器U3A的1端口輸出，TL084運算放大器U3A的1端口與TL084 運算放大器U3A的2端口連接了電阻Rl ;風力并網逆變器輸出電流信號P4轉變成電壓信 號后從1端口輸出后從TL084運算放大器U3D的12端口輸入再從TL084運算放大器U3D的 14端口輸出進行隔離，TL084運算放大器U3D的13端口與14端口相連接形成反饋，TL084 運算放大器U3A的1端口與MPY634乘法鑒相器U4的1端口相連接輸入電網電壓，TL084運 算放大器U3D的14端口與MPY634乘法鑒相器U4的6端口相連接輸入風力并網逆變器輸 出電流信號，MPY634乘法鑒相器U4的12、11端口相連接后輸出相位差信號，相位差信號通 過包括了電阻R12、電容C7的低通濾波器消除二次諧波后從TL084運算放大器U3C的9端 口輸入，相位差信號經放大后再從TL084運算放大器U3C的8端口輸出，TL084運算放大器 U3C的9端口與8端口之間連接了電阻R10, TL084運算放大器U3C的8端口連接MPY634乘 法鑒相器U2的6端口把相位差信號輸入給第二乘法鑒相器，TL084運算放大器U3A的1端 口連接了 MPY634乘法鑒相器U2的1端口把移相放大后的電網電壓信號輸入給第二乘法鑒 相器，MPY634乘法鑒相器U2的12、11端口相連接后輸出幅度調整信號，MPY634乘法鑒相器 U2的12、11端口和電網電壓信號P3的1端口分別連接TL084運算放大器U3B的5端口，將 幅度調整信號與電網電壓信號相疊加得到矢量控制信號從TL084運算放大器U3B的7端口 輸出，TL084運算放大器U3B的7端口與6端口之間連接了電阻R5并接地。
【專利摘要】本發明提供一種控制風力并網逆變器同頻同相的方法和電路，其解決風力發電系統并網時相位、頻率不同步的問題，克服了現有的風力并網逆變器數字、軟件鎖相環技術的不足，具有簡單、靈活性好、響應速度快、可靠性好等優點，廣泛適用于風力發電系統的并網逆變器，獲取風力并網逆變器輸出電流信號和電網電壓信號，電網電壓信號移相放大后與風力并網逆變器輸出電流信號通過乘法鑒相器相乘，生成相位差信號；相位差信號與移相后的電網電壓信號通過乘法鑒相器相乘,生成幅度調整信號；將幅度調整信號與電網電壓信號疊加生成矢量控制信號，所述矢量控制信號用于控制風力并網逆變器輸出電流信號與電網電壓信號同頻同相。
【IPC分類】H02J3-44
【公開號】CN104821603
【申請號】CN201510298467
【發明人】郭建林
【申請人】郭建林
【公開日】2015年8月5日
【申請日】2015年6月3日