一种基于通讯式的锁相并网方法与流程

1.本发明涉及光伏储能并离网控制技术领域，尤其涉及一种基于通讯式的锁相并网方法。


背景技术：

2.目前市面上逆变器与并离网装置分离的方案，关于电网锁相部分基本上都还是逆变器在完成。
3.如现有技术中，中国专利申请号为201811393783.9并离网切换装置，包括并网母线、离网母线和多个双切开关；双切开关的第一触点连接并网母线，双切开关的第二触点连接离网母线，双切开关的连接器连接微电网中不同的设备，连接器能够在第一触点和第二触点之间切换；并网母线连接大电网。使用了本发明的并离网切换装置之后，微电网的各个设备的并离网状态由各自的双切开关决定；当双切开关切换至第一触点时，设备通过并网母线接入大电网，进入并网状态；当双切开关切换至第二触点时，设备连接离网母线进入离网状态，极大的增加了微电网的灵活性，保证了微电网系统的稳定性和安全性。
4.该技术也可通过实现逆变器与并离网装置分离。然而电网采样信号还是通过信号线传回逆变器处理，并不直接采用并离网转换装置进行电网锁相运算。
5.这种方案的缺点是电网信号通过长距离信号线输送，极可能会被干扰，从而影响逆变器运算控制。


技术实现要素：

6.本发明要解决的技术问题是克服现有技术存在的缺陷，本发明提出了一种基于通讯式的锁相并网方法，实现了基于通讯式的锁相并网控制方法，通过外置的并离网转换装置完成对电网信息的锁相运算。创新性地用算法克服通讯方案的通讯延时问题，使得逆变器能够通过通讯获取相位信息后完成逆变电压对电网电压相位的同步，该方案能够有效的隔绝传统方案中采样信号线干扰对锁相运算的影响。
7.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于通讯式的锁相并网方法，包括：s1：通过逆变器外置的并离网转换装置对电网和逆变器进行锁相运算，获取电网电压相位信息和逆变电压相位信息；s2：将获取的电网电压相位信息和逆变电压相位信息通过通讯回传到逆变器；s3：逆变器将电网电压相位信息和逆变电压相位信息的偏差值代入到相位延时同步算法中调整逆变电压输出相位，使得逆变电压相位和电网电压相位同步；s4：在执行s3后，再次通过并离网转换装置获取锁相运算信息，并判断逆变电压相位信息和电网电压相位信息是否同步，若判断同步，逆变器进行通讯下发闭合命令给并离网转换装置，并离网转换装置闭合并网继电器，完成逆变器并网。
8.进一步地，在s4中，若判断不同步，则返回s3中继续进行同步作业。
9.进一步地，所述锁相运算的方法包括：采用双二阶广义积分器单相锁相环原理获取电网电压相位信息和逆变器电压相位信息；将逆变电压通过二阶广义积分器产生两个正交信号α和β，之后经park变换得到vd和vq，其中park变换所需要的相位值为锁相环输出的相位值，将vq送入pi调节器，由pi调节器的输出可得到瞬间角频率的值，再对角频率积分即可得到相位值θ1；将电网电压通过二阶广义积分器产生两个正交信号α和β，之后经park变换得到vd和vq，其中park变换所需要的相位值为锁相环输出的相位值，将vq送入pi调节器，由pi调节器的输出可得到瞬间角频率的值，再对角频率积分即可得到相位值θ2。
10.进一步地，所述判断同步的方法包括：在电网电压相位信息和逆变器电压相位信息的偏差值小于等于预设的阈值时，即可判定电网电压相位信息和逆变器电压相位信息同步；在电网电压相位信息和逆变器电压相位信息的偏差值大于设定的阈值时，即可判定电网交流电压相位信息值和逆变器电压相位信息值不同步。
11.进一步地，所述偏差值代入到相位延时同步算法中调整逆变器电压输出相位，使得逆变电压和电网电压相位同步的方法包括：将通讯延时环节加入到控制传递函数的闭环控制算法中，从而抑制延时环节扰动。
12.进一步地，所述通讯为485通讯、can通讯、串口通讯任意一种。
13.与现有技术相比，本发明的有益效果包括：本发明实现了基于通讯式的锁相并网控制方法，通过外置的并离网转换装置完成对电网信息的锁相运算。创新性地用算法克服通讯方案的通讯延时问题，使得逆变器能够通过通讯获取相位信息后完成逆变电压对电网电压相位的同步，该方案能够有效的隔绝传统方案中采样信号线干扰对锁相运算的影响。同时也能够均衡算力，避免主控制器算力负荷过大，影响控制的精确性。
附图说明
14.参照附图来说明本发明的公开内容。应当了解，附图仅仅用于说明目的，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。在附图中，相同的附图标记用于指代相同的部件。其中：图1示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的整体装置流程结构示意图；图2示意性显示了根据本发明一个实施方式提出的并离网装置与逆变器、电网的配合结构示意图；图3示意性显示了双二阶广义积分器单相锁相环原理的公式。
具体实施方式
15.容易理解，根据本发明的技术方案，在不变更本发明实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式以及附图仅是对本发明的技术方案的示例性说明，而不应当视为本发明的全部或者视为对本发明技术方案的限定或限制。
16.实施例一：如图1和图2所示，目前市面上逆变器与并离网装置分离的方案，关于电网锁相部分基本上都还是逆变器在完成。电网采样信号还是通过信号线传回逆变器处理，并不直接
采用并离网转换装置进行电网锁相运算。这种方案的缺点是电网信号通过长距离信号线输送，可能会被干扰，从而影响逆变器运算控制。为了克服这些问题，设计了如下技术手段。
17.首先将并离网转换装置从光伏储能逆变器中独立出来，成为逆变器之外的一独立的装置，与逆变器之间通过通讯的方式实现控制，通讯的方式包括485通讯、can通讯、串口通讯任意一种等。外置的并离网转换装置包含并网继电器，用于与电网建立或断开联系。
18.该外置的并离网转换装置上设置有控制单元，控制单元采用双二阶广义积分器单相锁相环原理获取电网的电网电压相位信息和逆变器的逆变电压相位信息，相位信息为相位角度值。电网和逆变器均为交流电，相位同步即同步。具体的方法如使用图3公式；将将逆变电压通过二阶广义积分器产生两个正交信号α和β，之后经park变换得到vd和vq，其中park变换所需要的相位值为锁相环输出的相位值，将vq送入pi调节器，由pi调节器的输出可得到瞬间角频率的值，再对角频率积分即可得到相位值θ1，将电网电压通过二阶广义积分器产生两个正交信号α和β，之后经park变换得到vd和vq，其中park变换所需要的相位值为锁相环输出的相位值，将vq送入pi调节器，由pi调节器的输出可得到瞬间角频率的值，再对角频率积分即可得到相位值θ2。
19.将得到的逆变电压相位值θ1和电网电压相位值θ2的偏差值代入到控制传递函数的闭环控制算法中，即，其中，为受控装置，为比例增益，为积分的动作，为积分增益，为微分增益，为微分动作。其中，电网电压相位值为目标值，使得自动控制逆变电压的相位值靠近电网电压相位值。在逆变电压的相位值和电网电压相位值的偏差值小于等于预设的阈值时，此时即可判定在逆变电压的相位值和电网电压相位值为同步状态。在逆变电压的相位值和电网电压相位值的偏差值大于预设的阈值时，即可判定在逆变电压的相位值和电网电压相位值为不同步状态。为了使得可以稳定准确的判定逆变电压的相位值和电网电压相位值是否同步，在控制传递函数的闭环控制算法中添加通讯延时环节，在控制传递函数的闭环控制算法的运算之前，通过通讯延时环节消除通讯延时对控制算法的干扰。
20.控制传递函数的闭环控制算法纠正后，通过并离网转换装置进行锁相运算，然后得到逆变电压相位值和电网电压相位值，判断出此时逆变电压的相位值和电网电压相位值的偏差值是否小于等于预设的偏差值，如果小于等于预设的偏差值，则判断此时逆变器电压相位信息和电网电压相位信息同步，此时通过并离网转换装置闭合并网继电器，使得逆变器和电网并网；在偏差值大于预设的偏差值，则判断此时逆变器电压相位信息和电网电压相位信息不同步，此时继续将新的偏差值代入上述含有通讯延时环节的控制传递函数的闭环控制算法中，进行再次同步作业。然后同步作业结束后，再次根据并离网转换装置锁相运算，计算出逆变器电压相位值和电网电压相位值，然后计算出偏差值，判断是否小于等于预设阈值，若小于等于则判断逆变器电压相位信息和电网电压相位信息同步。若判断大于预设阈值，则继续重复上述动作。
21.实施例二：增加判断逆变器是否正常作业的技术手段；在同步作业后，再次根据并离网转换装置锁相运算，计算出逆变器电压相位值和电网电压相位值，然后计算出偏差值，判断是否小于等于预设阈值，若小于等于则判断逆变器电压相位信息和电网电压相位信息同步。若判断大于预设阈值，则继续重复上述动作。在
重复上述动作到达预设时间后，则判断逆变器电压相位值无法和电网电压相位值同步，进行报警作业。判断出逆变器不能正常作业。
22.本实施例的其他方法与实施例一相同。
23.本发明在采用通讯的方式进行信号传递，相比较传统的信号线在路途中，信号干扰导致信号偏差，相对更加的准确。但是通讯会有通讯延时，本装置采用增加通讯延时环节到控制传递函数的闭环控制算法中，从而可以抑制延时环节扰动。这样的整体设计可以很好的克服传统信号线导致的干扰问题。且该方法将锁相运算转移到并离网切换装置上，相对降低了逆变器的计算负荷力，使得各个模块可以更精确稳定的作业。
24.本发明的技术范围不仅仅局限于上述说明中的内容，本领域技术人员可以在不脱离本发明技术思想的前提下，对上述实施例进行多种变形和修改，而这些变形和修改均应当属于本发明的保护范围内。

技术特征：
1.一种基于通讯式的锁相并网方法，其特征在于，包括：s1：通过逆变器外置的并离网转换装置对电网和逆变器进行锁相运算，获取电网电压相位信息和逆变电压相位信息；s2：将获取的电网电压相位信息和逆变电压相位信息通过通讯回传到逆变器；s3：逆变器将电网电压相位信息和逆变电压相位信息的偏差值代入到相位延时同步算法中调整逆变电压输出相位，使得逆变电压相位和电网电压相位同步；s4：在执行s3后，再次通过并离网转换装置获取锁相运算信息，并判断逆变电压相位信息和电网电压相位信息是否同步，若判断同步，逆变器进行通讯下发闭合命令给并离网转换装置，并离网转换装置闭合并网继电器，完成逆变器并网。2.根据权利要求1所述的一种基于通讯式的锁相并网方法，其特征在于，在s4中，若判断不同步，则返回s3中继续进行同步作业。3.根据权利要求1所述的一种基于通讯式的锁相并网方法，其特征在于，所述锁相运算的方法包括：采用双二阶广义积分器单相锁相环原理获取电网电压相位信息和逆变器电压相位信息；将逆变电压通过二阶广义积分器产生两个正交信号α和β，之后经park变换得到vd和vq，其中park变换所需要的相位值为锁相环输出的相位值，将vq送入pi调节器，由pi调节器的输出可得到瞬间角频率的值，再对角频率积分即可得到相位值θ1；将电网电压通过二阶广义积分器产生两个正交信号α和β，之后经park变换得到vd和vq，其中park变换所需要的相位值为锁相环输出的相位值，将vq送入pi调节器，由pi调节器的输出可得到瞬间角频率的值，再对角频率积分即可得到相位值θ2。4.根据权利要求1所述的一种基于通讯式的锁相并网方法，其特征在于，所述判断同步的方法包括：在电网电压相位信息和逆变器电压相位信息的偏差值小于等于预设的阈值时，即可判定电网电压相位信息和逆变器电压相位信息同步；在电网电压相位信息和逆变器电压相位信息的偏差值大于设定的阈值时，即可判定电网交流电压相位信息值和逆变器电压相位信息值不同步。5.根据权利要求1所述的一种基于通讯式的锁相并网方法，其特征在于，所述偏差值代入到相位延时同步算法中调整逆变器电压输出相位，使得逆变电压和电网电压相位同步的方法包括：将通讯延时环节加入到控制传递函数的闭环控制算法中，从而抑制延时环节扰动。6.根据权利要求1所述的一种基于通讯式的锁相并网方法，其特征在于，所述通讯为485通讯、can通讯、串口通讯任意一种。

技术总结
本发明涉及光伏储能并离网控制技领域，具体为一种基于通讯式的锁相并网方法，包括：S1：通过逆变器外置的并离网转换装置对电网和逆变器进行锁相运算，获取电网电压相位信息和逆变电压相位信息；S2：将获取的电网电压相位信息和逆变电压相位信息通过通讯回传到逆变器；S3：逆变器将电网电压相位信息和逆变电压相位信息的偏差值代入到相位延时同步算法中，使得逆变电压相位和电网电压相位同步；S4：在执行S3后，再次通过并离网转换装置获取锁相运算信息。用算法克服通讯方案的通讯延时问题，使得逆变器通过通讯获取相位信息后完成逆变电压对电网电压相位的同步，该方案能够有效的隔绝传统方案中采样信号线干扰对锁相运算的影响。传统方案中采样信号线干扰对锁相运算的影响。传统方案中采样信号线干扰对锁相运算的影响。


技术研发人员：沈仕强 王瑞生 王福梅
受保护的技术使用者：苏州阿诗特能源科技有限公司
技术研发日：2023.07.25
技术公布日：2023/8/24