CN106410841B - 整流侧变流器的柔性并网方法和装置 - Google Patents

整流侧变流器的柔性并网方法和装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种整流侧变流器的柔性并网方法和装置，该方法包括：获取电网实时输入的三相相电压信号；通过坐标变换确定所述三相相电压信号的相位角度；当所述三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差在设定范围内时，驱动整流侧变流器并入电网。本发明依据电网实时输入的三相相电压信号的相位角度，根据预定的策略来进行并网相位角度的控制，即当电网实时输入的三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差在设定范围内时，驱动整流侧变流器并入电网，此时整流侧变流器三相输出电压的幅值与电网三相电压幅值的差值最小，并网冲击电流也较小。因此本发明可以有效减少整流侧变流器并网过程中的冲击电流，实现柔性并网的目的。

Description

整流侧变流器的柔性并网方法和装置
技术领域
本发明涉及并网领域，特别是涉及一种整流侧变流器的柔性并网方法和装置。
背景技术
在整流侧变流器并网的瞬间，电网中的电流会对整流侧变流器反供电，导致并网过程中会产生较大的冲击电流。现有解决并网冲击电流的方法是通过对电网三相电压锁相并进行适当的补偿，保证相位的同步，同时通过对整流侧变流器输出电压的幅值和频率进行控制，保证其与电网电压幅值和频率的差值在合理的范围之内，以尽量减小并网过程中的冲击。但由于整流侧变流器输出电压的幅值在并网瞬间并不能完全做到与电网电压一致，这样在整流侧变流器的并网过程中还是会给电网带来较大的冲击。
发明内容
基于此，为解决现有技术中的问题，本发明提供一种整流侧变流器的柔性并网方法，减少整流侧变流器并网过程中的冲击电流，实现柔性并网的目的。
为实现上述目的，本发明实施例采用以下技术方案：
一种整流侧变流器的柔性并网方法，包括：
获取电网实时输入的三相相电压信号；
通过坐标变换确定所述三相相电压信号的相位角度；
当所述三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差在设定范围内时，驱动整流侧变流器并入电网。
本发明还涉及一种整流侧变流器的柔性并网装置，包括依次连接的相电压信号获取模块、相位角度确定模块以及并网控制模块：所述并网控制模块与整流侧变流器连接；
所述相电压信号获取模块用于获取电网实时输入的三相相电压信号；
所述相位角度确定模块用于通过坐标变换确定所述三相相电压信号的相位角度；
所述并网控制模块用于在所述三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差在设定范围内时，驱动整流侧变流器并入电网。
本发明基于电网实时输入的三相相电压信号，通过坐标变换(例如CLARK变换)确定实时输入的三相相电压信号的相位角度，然后依据电网实时输入的三相相电压信号的相位角度，根据预定的策略来进行并网相位角度的控制，即当电网实时输入的三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差在设定范围内时，驱动整流侧变流器并入电网，此时整流侧变流器三相输出电压的幅值与电网三相电压幅值的差值最小，并网冲击电流也较小。因此，本发明所提供的整流侧变流器的柔性并网方法和装置可以有效减少整流侧变流器并网过程中的冲击电流，实现柔性并网的目的。
附图说明
图1是本发明的整流侧变流器的柔性并网方法在一个实施例中的流程示意图；
图2为本发明实施例中一种获取电网实时输入的三相相电压的方法的流程示意图；
图3为本发明实施例中整流侧变流器输出相电压的示意图；
图4为本发明的整流侧变流器的柔性并网装置在一个实施例中的结构示意图；
图5为本发明的整流侧变流器的柔性并网装置在另一个实施例中的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合较佳实施例及附图对本发明的内容作进一步详细描述。显然，下文所描述的实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。
图1是本发明的整流侧变流器的柔性并网方法在一个实施例中的流程示意图，如图1所示，本实施例中的整流侧变流器的柔性并网方法包括以下步骤：
步骤S110，获取电网实时输入的三相相电压信号；
步骤S120，通过坐标变换确定所述三相相电压信号的相位角度；
步骤S130，判断所述三相相电压的相位角度与最佳切换角度的偏差是否在设定范围内，若是，则进入步骤S140；
步骤S140，驱动整流侧变流器并入电网。
在本实施例中，基于电网实时输入的三相相电压信号，通过坐标变换，如CLARK变化或PARK变换，确定实时输入的三相相电压信号的相位角度，然后依据实时的相位角度，根据预定的策略来进行并网相位角度的控制，即当三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差在设定范围内时，驱动整流侧变流器并入电网，此时整流侧变流器三相输出电压的幅值与电网三相电压幅值的差值最小，并网冲击电流也较小。因此，本实施例中的整流侧变流器的柔性并网方法，通过选择合适的三相相电压信号相位角度来驱动整流侧变流器并网，可以有效减少整流侧变流器并网过程中的冲击电流，实现柔性并网的目的。
具体的，参照图2所示，在一种可选的实施方式中，获取电网实时输入的三相相电压的过程包括：
步骤S111，实时采集电网的任意两个线电压信号；
步骤S112，对所述线电压信号进行调理；
步骤S113，对调理后的线电压信号进行模数转换，生成数字线电压信号；
步骤S114，将所述数字线电压数字信号转换为所述三相相电压信号。
以电梯能量回馈系统为例，由于输入电源没有N线，可通过采集电网线电压信号并进行计算而得到电网实时输入的三相相电压信号。具体的，为了获得电梯能量回馈系统中电网实时输入的三相相电压信号，可实时采集电网的任意两个线电压信号，例如采集RS线电压信号和ST线电压信号，然后对采集到的RS线电压信号和ST线电压信号进行调理。可选的，调理的过程包括对线电压信号进行整形及放大的步骤。此后，再对调理后的RS线电压信号和ST线电压信号进行模数转换，生成RS数字线电压信号和ST数字线电压信号，然后进行线相转换，得到电网实时输入的三相相电压信号。
较佳的，在获得电网实时输入的三相相电压信号后，对三相相电压信号进行低通滤波处理，例如使用一阶低通滤波器进行处理，可以获得稳定的三相相电压信号，然后计算三相相电压信号的相位角度，并根据计算出的相位角度进行并网控制。
在一种可选的实施方式中，上述设定范围为三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的差值的绝对值小于3°，即当计算出的相位角度与最佳切换角度的偏差小于3°时，驱动整流侧变流器并入电网，这样可以保证整流侧变流器三相输出电压幅值与电网三相电压幅值的差值最小，尽量减小并网冲击电流。
图3为整流侧变流器输出相电压的示意图，图3中从左到右的曲线R、S、T依次对应于R相输出电压、S相输出电压、T相输出电压。当输出相电压幅值大于(Um为输出相电压峰值)时，输出相电压进入过调制区域。因此，对于最佳切换角度，选择的方法是处于最佳切换角度时三相输出电压均未进入过调制区域，参照图2所示，当其中一相输出电压处于过零点时，另外两相输出电压分别为和由此可知符合最佳切换角度要求的点为电网实时输入的三相相电压信号中每一相相电压信号的过零点。
需要说明的是，对于前述的各方法实施例，为了简便描述，将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其它顺序或者同时进行。
根据上述本发明的整流侧变流器的柔性并网方法，本发明还提供一种整流侧变流器的柔性并网装置，下面结合附图及较佳实施例对本发明的整流侧变流器的柔性并网装置进行详细说明。
图4为本发明的整流侧变流器的柔性并网装置在一个实施例中的结构示意图。如图4所示，该实施例中的整流侧变流器的柔性并网装置100包括依次连接的相电压信号获取模块1、相位角度确定模块2以及并网控制模块3。并网控制模块3与整流侧变流器4连接。其中，相电压信号获取模块1用于获取电网实时输入的三相相电压信号，相位角度确定模块2用于通过坐标变换确定电网实时输入的三相相电压信号的相位角度，并网控制模块3用于在电网实时输入的三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差在设定范围内时，驱动整流侧变流器4并入电网。
本实施例中的整流侧变流器的柔性并网装置100是依据电网实时输入的三相相电压信号的相位角度来进行并网控制的，其中并网控制模块3可以计算电网实时输入的三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差，如该偏差在设定范围内，则并网控制模块3生成驱动信号并传输给整流侧变流器4，从而驱动整流侧变流器4并入电网，此时整流侧变流器4三相输出电压的幅值与电网三相电压幅值的差值最小，并网冲击电流也较小，因而能实现柔性并网的目的。
图5为本发明的整流侧变流器的柔性并网装置在另一个实施例中的结构示意图。如图5所示，本实施例中的整流侧变流器的柔性并网装置200包括依次连接的相电压信号获取模块1、相位角度确定模块2以及并网控制模块3。相电压信号获取模块1包括依次连接的线电压采集模块11、信号调理模块12、AD转换模块13以及线相转换模块14。
其中，线电压采集模块11用于实时采集电网的任意两个线电压信号；信号调理模块12用于对线电压信号进行调理；AD转换模块13用于对调理后的线电压信号进行模数转换，生成线电压数字信号；线相转换模块14用于根据线电压数字信号进行线相转换，获得电网实时输入的三相相电压信号。
以电梯能量回馈系统为例，由于输入电源没有N线，相电压信号获取模块1可通过采集电网线电压信号并进行计算而得到电网实时输入的三相相电压信号。具体的，为了获得电梯能量回馈系统中电网实时输入的三相相电压信号，线电压采集模块11实时采集电网的任意两个线电压信号，例如采集RS线电压信号和ST线电压信号，然后信号调理模块12对采集到的RS线电压信号和ST线电压信号进行调理。可选的，信号调理模块12对线电压采集模块11输出的线电压信号进行整形及放大。此后，AD转换模块13再对信号调理模块12输出的RS线电压信号和ST线电压信号进行模数转换，生成RS数字线电压信号和ST数字线电压信号，并传输给线相转换模块14。线相转换模块14依据RS数字线电压信号和ST数字线电压信号进行线相转换，得到电网实时输入的三相相电压信号，并输出给相位角度确定模块2。
较佳的，仍参照图5所示，本实施例中的整流侧变流器的柔性并网装置200，还包括连接在线相转换模块14与相位角度确定模块2之间的低通滤波模块15，低通滤波模块15用对线相转换模块14输出的三相相电压信号进行低通滤波处理，输出稳定的三相相电压信号至相位角度确定模块2。在一种可选的实施方式中，低通滤波模块15为一阶低通滤波器。
在一种可选的实施方式中，上述设定范围为三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的差值的绝对值小于3°，当并网控制模块3判定相位角度确定模块2输出的相位角度与最佳切换角度的偏差小于3°时，向整流侧变流器4输出驱动信号，从而驱动整流侧变流器4并入电网，这样可以保证整流侧变流器4三相输出电压幅值与电网三相电压幅值的差值最小，减小并网冲击电流，实现柔性并网的目的。
上述整流侧变流器的柔性并网装置可执行本发明实施例所提供的整流侧变流器的柔性并网方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种整流侧变流器的柔性并网方法，其特征在于，包括：
获取电网实时输入的三相相电压信号；
通过坐标变换确定所述三相相电压信号的相位角度；
当所述三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差在设定范围内时，驱动整流侧变流器并入电网；所述最佳切换角度通过以下方法确定：将电网实时输入的三相相电压信号中每一相相电压信号的过零点所对应的相位角确定为所述最佳切换角度。
2.根据权利要求1所述的整流侧变流器的柔性并网方法，其特征在于：所述获取电网实时输入的三相相电压信号的过程包括：
实时采集电网的任意两个线电压信号；
对所述线电压信号进行调理，并对调理后的线电压信号进行模数转换，生成数字线电压信号；
根据所述数字线电压数字信号进行线相转换，获得电网实时输入的三相相电压信号。
3.根据权利要求2所述的整流侧变流器的柔性并网方法，其特征在于，对所述线电压信号进行调理的过程包括对所述线电压信号进行整形及放大的步骤。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的整流侧变流器的柔性并网方法，其特征在于，在所述通过坐标变换确定所述三相相电压信号的相位角度的步骤之前，还包括：对电网实时输入的三相相电压信号进行低通滤波处理。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的整流侧变流器的柔性并网方法，其特征在于，所述设定范围为所述三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的差值的绝对值小于3°。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的整流侧变流器的柔性并网方法，其特征在于，所述坐标变换为CLARK变换。
7.一种整流侧变流器的柔性并网装置，其特征在于，包括依次连接的相电压信号获取模块、相位角度确定模块以及并网控制模块：所述并网控制模块与整流侧变流器连接；
所述相电压信号获取模块用于获取电网实时输入的三相相电压信号；
所述相位角度确定模块用于通过坐标变换确定所述三相相电压信号的相位角度；
所述并网控制模块用于在所述三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的偏差在设定范围内时，驱动整流侧变流器并入电网；所述最佳切换角度通过以下方法确定：将电网实时输入的三相相电压信号中每一相相电压信号的过零点所对应的相位角确定为所述最佳切换角度。
8.根据权利要求7所述的整流侧变流器的柔性并网装置，其特征在于：所述相电压信号获取模块包括依次连接的线电压采集模块、信号调理模块、AD转换模块以及线相转换模块：
所述线电压采集模块用于实时采集电网的任意两个线电压信号；
所述信号调理模块用于对所述线电压信号进行调理；
所述AD转换模块用于对调理后的线电压信号进行模数转换，生成线电压数字信号；
所述线相转换模块用于根据所述线电压数字信号进行线相转换，获得电网实时输入的三相相电压信号。
9.根据权利要求7或8所述的整流侧变流器的柔性并网装置，其特征在于，还包括连接在所述线相转换模块与所述相位角度确定模块之间的低通滤波模块，所述低通滤波模块用对所述线相转换模块输出的三相相电压信号进行低通滤波处理。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的整流侧变流器的柔性并网装置，其特征在于，所述设定范围为所述三相相电压信号的相位角度与最佳切换角度的差值的绝对值小于3°。
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