被布置用于在锁相环控制器未对准时控制电流注入的电网侧逆变器系统的制作方法

本发明涉及功率逆变器，特别是并网功率逆变器的控制。

背景技术：

1、诸如风力涡轮机和光伏系统的电功率生成系统经由功率逆变器向电网供应功率。在严重电网故障的情况下，电网的角度可能难以跟踪或显著改变，使得逆变器系统可能失去与主电网的同步并漂移远离电网频率，或使得逆变器系统的参考相位的相位失去对电网的电压矢量的相位的跟踪。

2、这种情况可能导致不适当的功率波动，这能够生成与电网的不期望的功率交换，或能够导致电网逆变器跳闸。

3、因此，问题在于，在逆变器系统(诸如逆变器系统的锁相环)缺乏与电网的电压相位和/或频率的充分同步的情况下，电网逆变器系统可能不可预测地操作并引起不期望的效应。

技术实现思路

1、本发明的目的是改进电网逆变器系统，使得解决由于缺乏与电网频率和相位的同步而产生的上述问题中的一个或多个。

2、在本发明的第一方面中，提供了一种电网侧逆变器系统，包括：

3、-电网侧逆变器，

4、-锁相环控制器，其被布置为根据dq帧中的所监测的电网电压矢量和所述dq帧中的参考电网电压矢量来确定所述dq帧的相位，

5、-电流参考决策单元，其被布置为生成有功和无功电流参考中的至少一个电流参考的减小，其中，针对生成所述减小的决策基于与所监测的电网电压矢量的电网相位与所述dq帧的所述相位之间的相位差有关的电气参数，

6、-电流控制器，其被布置为确定用于所述电网侧逆变器的控制信号，所述控制信号用于根据所述有功和无功电流参考以及所述dq帧中的所监测的有功和无功电网电流来控制到所述电网的有功和无功功率的生成。

7、有利地，通过在电气参数指示所监测的电网电压矢量的相位没有与输出pll dq帧充分同步时(例如，当输出pll dq帧的相位与电网电压矢量的测量相位之间存在太大差时)减小有功和/或无功电流参考，由于所生成的有功电流和无功电流的幅度被减小，因此减小或消除了诸如与电网的不适当功率交换的不适当生成的有功和无功电流的不期望效应。

8、例如，针对生成所述有功和无功电流参考中的至少一个的所述减小的所述决策可以基于所述电气参数与预定值的比较。

9、根据实施例，所述减小的生成包括将所述有功和无功电流参考中的至少一个减小到一个或多个预定电流参考。例如，例如，预定电流参考中的一个或两个可以被设置为零。

10、所述电流参考决策单元可以被布置为在没有减小的情况下，例如当不存在针对生成所述减小的决策时，输出所述有功和无功电流参考，并且当存在针对生成所述减小的决策时或通常取决于电气参数，将所述有功和无功电流参考设置为预定有功和无功电流参考。

11、根据实施例，所述电流参考决策单元被配置为将所述预定有功和无功电流参考确定为时间的函数，使得所述有功和无功电流参考中的至少一个在一段时间内逐渐减小。因此，所述电流参考决策单元可以被布置为例如根据预定的斜坡函数将有功和无功电流参考中的至少一个的所述减小确定为在一段时间内的逐渐减小。

12、根据实施例，所述电流参考决策单元被布置为将所述有功和无功电流参考斜变到根据在针对生成所述减小的决策之后的时刻测量的有功和无功功率产生值以及功率产生参考而确定的值，其中，时刻基于所述电气参数来确定。因此，当电网电压已经完全或部分恢复时，有功和无功电流参考可以斜变回到预期电流参考。

13、所述电网侧逆变器系统可以包括电网电压监测单元，所述电网电压监测单元被布置为根据所监测的电网电压矢量确定所述电气参数，使得所述电气参数提供与所监测的电网电压矢量的电网相位和所述dq帧的相位之间的相位差有关的值。

14、另外，所述电网侧逆变器系统可以包括无功和有功功率控制器，所述无功和有功功率控制器被布置为根据测量的无功和有功电流以及所述无功和有功电流的电网参考来确定所述有功和无功电流参考。

15、另外，所述电网侧逆变器系统可以包括故障穿越开关，所述故障穿越开关被布置为根据所监测的电网电压矢量来确定所述有功和无功电流参考。

16、本发明的第二方面涉及一种电功率生成系统，包括电网侧逆变器系统和功率源。

17、本发明的第三方面涉及一种用于在电网事件期间控制被连接到功率电网的电网侧逆变器的方法，所述电网事件诸如为低电压电网事件，所述方法包括：

18、-根据dq帧中的所监测的电网电压矢量和所述dq帧中的参考电网电压矢量来确定所述dq帧的相位，

19、-生成有功和无功电流参考中的至少一个电流参考的减小，其中，针对生成所述减小的决策基于与所监测的电网电压矢量的电网相位与所述dq帧的所述相位之间的相位差有关的电气参数，

20、-确定用于所述电网侧逆变器的控制信号，所述控制信号用于根据所述有功和无功电流参考以及所述dq帧中的所监测的有功和无功电网电流来控制到所述电网的有功和无功功率的生成。

21、本发明的第四方面涉及一种计算机程序产品，包括软件代码，所述软件代码适于当在数据处理系统上被运行时控制电网侧逆变器系统，所述计算机程序产品适于执行第三方面的方法。

22、通常，本发明的各个方面和实施例可以在本发明的范围内以任何可能的方式进行组合和耦合。参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面、特征和/或优点将是显而易见的并且得到阐述。

技术特征：

1.一种电网侧逆变器系统(120)，包括：

2.根据权利要求1所述的电网侧逆变器系统，其中，对所述减小的所述生成包括将所述有功电流参考和无功电流参考(igqref、igdref)中的至少一个减小到一个或多个预定电流参考(igqrecov、igdrecov)。

3.根据权利要求2所述的电网侧逆变器系统，其中，所述电流参考决策单元被布置为：

4.根据权利要求2-3中的任一项所述的电网侧逆变器系统，其中，所述预定有功电流参考和无功电流参考(igqrecov、igdrecov)中的至少一个为零。

5.根据权利要求2-4中的任一项所述的电网侧逆变器系统，其中，所述电流参考决策单元被配置为将所述预定有功电流参考和无功电流参考(igqrecov、igdrecov)确定为时间的函数，使得所述有功电流参考和无功电流参考(igqref、igdref)中的至少一个在一段时间内逐渐减小。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的电网侧逆变器系统，其中，所述电流参考决策单元被布置为将有功电流参考和无功电流参考(igqref、igdref)中的至少一个的所述减小确定为在一段时间内的逐渐减小。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的电网侧逆变器系统，

8.根据前述权利要求中的任一项所述的电网侧逆变器系统，其中，所述电流参考决策单元被布置为将所述有功电流参考和无功电流参考(igqref、igdref)斜变到根据在针对生成所述减小的所述决策之后的时刻测量的有功功率产生值和无功功率产生值(q、p)以及功率产生参考(pref、qref)而确定的值，其中，时刻是基于所述电气参数(βgrid)来确定的。

9.根据前述权利要求中的任一项所述的电网侧逆变器系统，包括，

10.根据前述权利要求中的任一项所述的电网侧逆变器系统，包括：

11.根据前述权利要求中的任一项所述的电网侧逆变器系统，包括：

12.一种电功率生成系统(100)，包括根据前述权利要求中的任一项所述的电网侧逆变器系统和功率源(101)。

13.一种用于在电网事件期间控制被连接到功率电网的电网侧逆变器的方法，所述电网事件诸如为低电压电网事件，所述方法包括：

14.一种计算机程序产品，包括软件代码，所述软件代码适于当在数据处理系统上被运行时控制电网侧逆变器系统(120)，所述计算机程序产品适于执行根据权利要求13所述的方法。

技术总结
本发明涉及一种电网侧逆变器系统，包括：电网侧逆变器；锁相环控制器，其被布置为根据dq帧中的所监测的电网电压矢量和所述dq帧中的参考电网电压矢量来确定所述dq帧的相位；电流参考决策单元，其被布置为生成有功电流参考和无功电流参考中的至少一个电流参考的减小，其中，针对生成所述减小的决策基于与所监测的电网电压矢量与PLL矢量的相位差有关的电气参数；电流控制器，其被布置为确定针对所述电网侧逆变器的控制信号，所述控制信号用于根据所述有功电流参考和无功电流参考以及所述dq帧中的所监测的有功电网电流和无功电网电流来控制到所述电网的有功功率和无功功率的生成。

技术研发人员：J·G·尼尔森,T·伦,H·苏丹尼,G·K·安德森
受保护的技术使用者：维斯塔斯风力系统集团公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13