一种控制风力并网逆变器同频同相的方法及电路的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及风力并网发电技术领域，具体为一种控制风力并网逆变器同频同相的 方法及电路。
【背景技术】
[0002] 风力并网逆变器将风力交流发电机发出的交流电，进行整流后变成直流电，再经 过高频逆变装置，逆变成与电网同频，同相的交流电，由此实现风力发电的并网。目前实现 同频、同相的方法大多采用数字锁相环，比如虚拟平均无功鉴相的单相锁相环，通过一定的 算法由输入信号构造出两相静止坐标系下的另一相正交信号，由《"、作为输入信 号，再Wd轴定向将两相静止坐标系变换到同步旋转坐标系，分解出9轴分量Vg，然后通 过巧调节器调节使V,为0,即可实现锁相。单相数字锁相环与模拟锁相环相比，具有无直流 零点漂移、无器件饱同时不受电源和环境温度变化等优点，但是数字锁相环程序编写复杂， 难度高，让很多工程师望而却步。
[0003] 也有纯软件锁相环，编程相对简单，其基本原理是将输入信号与估计信号相乘，之 后通过滤波器滤除其二倍频分量，W得出输入输出信号的相位差，通过Ar调节器使其相位 差为0,从而实现锁相。但在该种锁相环中，为了更好地滤去二倍频分量，加入的滤波器使得 锁相环的带宽受限，从而影响锁相效果。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述技术问题，本发明提供一种控制风力并网逆变器同频同相的方法， 其解决风力发电系统并网时相位、频率不同步的问题，克服了现有的风力并网逆变器数字、 软件锁相环技术的不足，具有电路简单、响应速度快、可靠性好等优点，广泛适用于风力发 电系统的并网逆变器，此外，本发明还提供了控制风力并网逆变器同频同相的电路。
[0005] 本发明所要解决的技术问题采用W下的技术方案来实现：一种控制风力并网逆变 器同频同相的方法，其特征在于：获取风力并网逆变器输出电流信号和电网电压信号，电网 电压信号依次通过移相电路和第一放大电路移相、放大后转化成电压信号的风力并网逆变 器输出电流信号通过第一乘法鉴相电路相乘，生成相位差信号； 将相位差信号通过滤波电路和第二放大电路，分别用于消除二次谐波和放大相位差信 号； 将消除二次谐波后并放大后的相位差信号与移相放大后的电网电压信号通过第二乘 法鉴相电路相乘，生成幅度调整信号； 将幅度调整信号与电网电压信号通过加法器电路叠加，生成矢量控制信号，矢量控制 信号通过矢量控制来控制风力并网逆变器输出电流信号与电网电压信号同频同相。
[0006] 进一步的，风力并网逆变器输出电流信号经过霍尔电流传感器转为电压信号。
[0007] 进一步的，经过霍尔电流传感器转为电压信号的风力并网逆变器输出电流信号经 过电压跟随器电路后输出。
[0008] 进一步的，将相位差信号通过低通滤波电路，用于消除二次谐波。
[0009] 进一步的，风力并网逆变器输出电流信号经过霍尔电流传感器转为电 压信号并通过电压跟随器电路后为V;货，Vj议=巧sm[邱巧巧切]，电网电压信号 为V,的，V;的二巧sm邱《，电网电压信号V;的经第一移相电路和第一放大电路移相 并放大后为^。的，<:〇3[邱针巧(明。风力并网逆变器输出电流信号巧巧和 移相放大后的电网电压信号V'。货通过第一乘法鉴相电路生成相位差信号^^句 ，
【主权项】
1. 一种控制风力并网逆变器同频同相的方法，其特征在于：获取风力并网逆变器输出 电流信号和电网电压信号，电网电压信号依次通过移相电路和第一放大电路移相、放大后 与转化成电压信号的风力并网逆变器输出电流信号通过第一乘法鉴相电路相乘，生成相位 差f目号； 将所述相位差信号通过滤波电路和第二放大电路，分别用于消除二次谐波和放大所述 相位差彳目号； 将消除二次谐波后并放大后的相位差信号与移相放大后的电网电压信号通过第二乘 法鉴相电路相乘，生成幅度调整信号； 将所述幅度调整信号与电网电压信号通过加法器电路叠加，生成矢量控制信号，所述 矢量控制信号通过矢量控制来控制风力并网逆变器输出电流信号与电网电压信号同频同 相。
2. 根据权利要求1所述的一种控制风力并网逆变器同频同相的方法，其特征在于：风 力并网逆变器输出电流信号经过霍尔电流传感器转为电压信号。
3. 根据权利要求2所述的一种控制风力并网逆变器同频同相的方法，其特征在于：经 过霍尔电流传感器转为电压信号的风力并网逆变器输出电流信号经过电压跟随器电路后 输出。
4. 根据权利要求3所述的一种控制风力并网逆变器同频同相的方法，其特征在于：将 所述相位差信号通过低通滤波电路，用于消除二次谐波。
5. 根据权利要求4所述的一种控制风力并网逆变器同频同相的方法，其特征在于： 风力并网逆变器输出电流信号经过霍尔电流传感器转为电压信号并通过电压跟随器电 路后为Vi (6)，Vi (I)=C sm[叫1+芎(〇]，电网电压信号为V5⑷，V5 sm，电网电压信号 v#)经第一移相电路和第一放大电路移相并放大后为v,(l)，Vtf(I)=Gc〇S[?dI+4(〖)]，风力 并网逆变器输出电流信号V#)和移相放大后的电网电压信号Vtj(X)通过第一乘法鉴相电
整信号通过加法器电路叠加原始电网电压信号Vi⑷形成矢量控制信号义，风力并网逆变器 将整流后的直流电，通过矢量控制信号K，实现逆变器的输出电流与电网电压同相。
6. -种控制风力并网逆变器同频同相的电路，其特征在于：包括： 移相电路，用于将接收到的电网电压信号移相； 第一放大电路，第一放大电路的输入端连接移相电路的输出端，用于将移相后的电网 电压信号放大； 第一乘法鉴相电路，第一乘法鉴相电路的输入端分别连接第一放大电路、第二放大电 路的输出端，用于将移相放大后的电网电压信号与放大后的风力并网逆变器输出电流信号 相乘，生成输出的相位差信号； 低通滤波电路，低通滤波电路的输入端连接第一乘法鉴相电路的输出端，用于消除输 入的相位差信号的二次谐波； 第二放大电路，第二放大电路的输入端连接低通滤波电路的输出端，用于放大相位差 信号； 第二乘法鉴相电路，第二乘法鉴相电路的输入端分别连接第一放大电路的输出端、第 二放大电路的输出端，用于将滤波放大后的相位差信号与移相放大后的电网电压信号相 乘，生成输出的幅度调整信号； 加法器电路，加法器电路的输入端分别连接第二乘法鉴相电路的输入端、电网电压信 号的输入端，用于将输入的幅度调整信号与电网电压信号叠加，生成输出的矢量控制信号， 所述矢量控制信号通过矢量控制来控制风力并网逆变器输出电流信号与电网电压信号同 频同相。
7. 根据权利要求6所述的一种控制风力并网逆变器同频同相的电路，其特征在于：还 包括电压跟随器电路，用于隔离转化成电压信号的风力并网逆变器输出电流信号。
8. 根据权利要求7所述的一种控制风力并网逆变器同频同相的电路，其特征在于：所 述移相电路包括TL084运算放大器U1A、电容Cl、C2、C3和电阻R2 ;第一放大电路包括TL084 运算放大器U3A、电阻RU R4 ;电压跟随器电路包括TL084运算放大器U3D、电容C5、C8 ;第 一乘法鉴相电路包括MPY634乘法鉴相器U4和电阻R13、R15、R16 ;低通滤波电路包括电阻 R12和电容C7 ;第二放大电路包括TL084运算放大器U3C、电阻R10、Rll ;第二乘法鉴相电 路包括MPY634乘法鉴相器U2和电阻R7、R8、R9 ;加法器电路包括TL084运算放大器U3B和 电容 C4、C6、电阻 R6、R14、R3、R5。
9. 根据权利要求8所述的一种控制风力并网逆变器同频同相的电路，其特征在于：电 网电压信号Pl从1端口输出后串联电阻R2后输入TL084运算放大器UlA的2端口，再从 TL084运算放大器UlA的1端口输出，TL084运算放大器UlA的2端口和1端口之间连接了 电容Cl，电网电压信号Pl移相后从TL084运算放大器UlA的1端口输出，TL084运算放大 器UlA的1端口串联电阻R4后与TL084运算放大器U3A的2端口相连接，电网电压信号Pl 放大后再从TL084运算放大器U3A的1端口输出，TL084运算放大器U3A的1端口与TL084 运算放大器U3A的2端口连接了电阻Rl ;风力并网逆变器输出电流信号P4转变成电压信 号后从1端口输出后从TL084运算放大器U3D的12端口输入再从TL084运算放大器U3D的 14端口输出进行隔离，TL084运算放大器U3D的13端口与14端口相连接形成反馈，TL084 运算放大器U3A的1端口与MPY634乘法鉴相器U4的1端口相连接输入电网电压，TL084运 算放大器U3D的14端口与MPY634乘法鉴相器U4的6端口相连接输入风力并网逆变器输 出电流信号，MPY634乘法鉴相器U4的12、11端口相连接后输出相位差信号，相位差信号通 过包括了电阻R12、电容C7的低通滤波器消除二次谐波后从TL084运算放大器U3C的9端 口输入，相位差信号经放大后再从TL084运算放大器U3C的8端口输出，TL084运算放大器 U3C的9端口与8端口之间连接了电阻R10, TL084运算放大器U3C的8端口连接MPY634乘 法鉴相器U2的6端口把相位差信号输入给第二乘法鉴相器，TL084运算放大器U3A的1端 口连接了 MPY634乘法鉴相器U2的1端口把移相放大后的电网电压信号输入给第二乘法鉴 相器，MPY634乘法鉴相器U2的12、11端口相连接后输出幅度调整信号，MPY634乘法鉴相器 U2的12、11端口和电网电压信号P3的1端口分别连接TL084运算放大器U3B的5端口，将 幅度调整信号与电网电压信号相叠加得到矢量控制信号从TL084运算放大器U3B的7端口 输出，TL084运算放大器U3B的7端口与6端口之间连接了电阻R5并接地。
【专利摘要】本发明提供一种控制风力并网逆变器同频同相的方法和电路，其解决风力发电系统并网时相位、频率不同步的问题，克服了现有的风力并网逆变器数字、软件锁相环技术的不足，具有简单、灵活性好、响应速度快、可靠性好等优点，广泛适用于风力发电系统的并网逆变器，获取风力并网逆变器输出电流信号和电网电压信号，电网电压信号移相放大后与风力并网逆变器输出电流信号通过乘法鉴相器相乘，生成相位差信号；相位差信号与移相后的电网电压信号通过乘法鉴相器相乘,生成幅度调整信号；将幅度调整信号与电网电压信号叠加生成矢量控制信号，所述矢量控制信号用于控制风力并网逆变器输出电流信号与电网电压信号同频同相。
【IPC分类】H02J3-44
【公开号】CN104821603
【申请号】CN201510298467
【发明人】郭建林
【申请人】郭建林
【公开日】2015年8月5日
【申请日】2015年6月3日