專利名稱：交流電網相位變化檢測和補償系統和方法
技術領域：
本發明公開的實施方式涉及能量轉換系統和方法，特別涉及一種對交流電網中的相位變化進行檢測和補償的系統和方法。
背景技術：
一般而言，在能量轉換系統中，例如可再生能源能量轉換系統中，通常使用鎖相環裝置(Phase locked loop,PU)來進行能量轉換系統和電網之間的同步控制。圖1示出一種傳統使用的鎖相環裝置。圖1所示的鎖相環裝置120包括坐標變換單元114，其用于將三相電網電壓信號112轉換成在d-q坐標系下的d軸電壓信號(圖未不出)和q軸電壓信號116。該q軸電壓信號116被提供給求和元件118，該求和元件118將零電壓指令信號122與q軸電壓信號116相減，以得到q軸電壓偏差信號124。該零電壓指令信號122表示在穩態情形下，q軸電壓信號116應當被調節為零。該電壓偏差信號124經過比例積分調節器126處理后，產生頻率參考信號128。該頻率參考信號128經過限幅元件132限制其幅值后，以得到限制的頻率參考信號134。該限制的頻率參考信號134經過積分元件136積分后，產生參考相位角信號138。該參考相位角信號138并被傳回給該坐標變換單元114，以用于進行電壓變換。當鎖相環裝置120鎖定電網時，q軸電壓信號116為零，參考相位角信號138即代表電網電壓112的相位角。然而，當電網發生瞬態事件或者遇到故障情形時，電網電壓112可能存在較大的相位變化，此時q軸電壓信號116不為零。在此情形下，由于鎖相環裝置120的控制環路的響應速度較慢，鎖相環裝置120可能無法快速地提供電網電壓的正確相位信息。使用錯誤的相位信息進行控制，可能會導致反向的功率從電網流向能量轉換系統。此反向的功率流可能會損壞能量轉換系統內的半導體器件，并會產生功率不平衡問題，以及導致能量轉換系統的直流母線承受較大的電壓壓力。因此，有必要提供一種改進的系統和方法來解決上述的技術問題。

發明內容
有鑒于上述提及之技術問題，本發明的一個方面在于提供一種相位變化檢測系統。該相位變化檢測系統包括坐標變換裝置和相位變化檢測裝置。該坐標變換裝置被配置成用于接收一相或者多相的電網電壓反饋信號，并將該一相或者多相的電壓反饋信號變換成在靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號。該相位變化檢測裝置與該坐標變換裝置連接，該相位變化檢測裝置被配置成用于接收該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號，并至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算出代表存在于該一相或者多相的電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差信號。在一些實施方式中，在此提供的相位變化檢測系統中，該相位變化檢測系統包括相位角計算單元，預處理單元，第一濾波器，第二濾波器，以及求和元件。該相位角計算單元被配置成用于接收該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號，并至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算出瞬時相位角信號。該預處理單元被配置成用于接收該瞬時相位角信號以及參考信號，并通過將該瞬時相位角信號和該參考信號相減以得到預處理的相位角信號。該第一濾波器被配置成用于對該預處理的相位角信號進行濾波，以提供第一濾波器輸出信號，該第一濾波器輸出信號代表不包含相位變化內容的預處理的相位角信號。該第二濾波器被配置成用于對該預處理的相位角信號進行濾波，以提供第二濾波器輸出信號，該第二濾波器輸出信號代表包含相位變化內容的預處理的相位角信號。該求和元件被配置成用于將該第二濾波器輸出信號和該第一濾波器輸出信號相減，以得到該相位偏差"[目號。在一些實施方式中，在提供的相位變化檢測系統中，該第一濾波器包括慢速濾波器，該慢速濾波器具有第一帶寬，以用于有效濾除預處理的相位角信號中包含的相位偏差信號；該第二濾波器包括快速濾波器，該快速濾波器具有大于該第一帶寬的第二帶寬，用于允許該預處理的相位角信號中包含的相位偏差信號通過。本發明的另一個方面在于提供一種瞬時相位角產生系統。該瞬時相位角產生系統包括坐標變換裝置，鎖相環裝置，相位變化檢測裝置以及求和元件。該坐標變換裝置被配置成用于接收三相電網電壓反饋信號，并將該三相電網電壓反饋信號變換成靜止坐標系下的a軸電壓分量信號和P軸電壓分量信號。該坐標變換裝置并被配置成將該三相電網電壓反饋信號變換成在旋轉坐標系下的q軸電壓分量信號。該鎖相環裝置被配置成用于接收該q軸電壓分量信號和q軸電壓指令信號，并基于該q軸電壓分量信號和該q軸電壓指令信號產生參考相位角信號。該相位變化檢測裝置被配置成用于接收該a軸電壓分量和該@軸電壓分量信號，并至少基于該a軸電壓分量信號和該P軸電壓分量信號計算出相位偏差信號。該求和元件被配置成將該參考相位角信號和該相位偏差信號相加，以得到代表該電網電壓相位信息的復合瞬時相位角信號。本發明的另一個方面在于提供一種能量轉換系統。該能量轉換系統包括網側變流器和網側變流器控制器。該網側變流器被配置成用于將可再生能量源提供的能量轉換成適合電網的能量。該網側變流器控制器包括坐標變換裝置，相位變化檢測裝置和開關控制單元。該坐標變換裝置被配置成用于接收接收一相或者多相的電網電壓反饋信號，并將該一相或者多相的電壓反饋信號變換成在靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號。該相位變化檢測裝置被配置成用于接收該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號，并至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算代表存在于該一相或者多相的電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差信號。該開關控制單元被配置成用于至少基于該相位偏差信號為該網側變流器產生控制信號。在一些實施方式中，在提供的能量轉換系統中，該相位變化檢測裝置被進一步配置成用于將計算得到的相位偏差信號與預設的第一相位角閾值進行比較。該第一相位角閾值被設置成具有較大的數值，以使得當該相位偏差信號大于該第一相位角閾值時，該開關控制單元可以被配置成停止發送網側控制信號給該網側變流器，使該網側變流器停止運作。在一些實施方式中，在提供的能量轉換系統中，該網側變流器控制器被配置成接收代表在該網側變流器輸出端所取得的有功功率或者無功功率的指令信號；該相位角檢測器還被配置成在該相位偏差信號大于該第一相位角閾值時，限制該有功功率指令信號或者該無功功率指令信號。
本發明的另一個方面在于提供一種光伏能量轉換系統。該能量轉換系統包括光伏側變流器，直流母線，網側變流器，以及變流器控制系統。該光伏側變流器用于將來自于光伏能量源的直流電進行升壓變換。該直流母線接收升壓后的直流電。該網側變流器與直流母線連接，并用于將該直流母線上的升壓后的直流電能轉換成交流電。該變流器控制系統與該網側變流器模塊連接，該網側變流器控制器包括坐標變換裝置，相位變化檢測裝置和開關控制單元。該坐標變換裝置被配置成用于接收接收一相或者多相的電網電壓反饋信號，并將該一相或者多相的電壓反饋信號變換成在靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號；該相位變化檢測裝置被配置成用于接收該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號，并至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算代表存在于該一相或者多相的電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差信號；該開關控制單元被配置成用于至少基于該相位偏差信號為該網側變流器產生控制信號，以使得該網側變流器輸出的交流電壓或者交流電流與電網電壓保持同步。本發明的另一個方面在于提供一種相位變化檢測方法。該方法至少包括如下步驟:接收三相電網電壓反饋信號；將該接收的三相電網電壓反饋信號變換成在靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號；以及至少根據該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算代表存在于該三相電網電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差信號。本發明的另一個方面在于提供一種相位變化補償方法。該方法至少包括如下步驟:接收三相電網電壓反饋信號；將該接收的三相電網電壓反饋信號變換成在靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號；至少根據該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算代表存在于該三相電網電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差信號；至少使用該相位偏差信號產生作用到能量轉換系統中網側變流器的網側控制信號；基于該網側控制信號產生可以并網并且與電網電壓保持同步的交流電壓信號或者交流電流信號。本發明提供的相位變化檢測系統，瞬時相位角產生系統，能量轉換系統，光伏能量轉換系統，相位變化檢測方法，相位變化補償方法等，通過交流電網電壓反饋信號產生靜止坐標系下的電壓分量信號，并基于該靜止坐標系下的電壓分量信號計算出反應電網電壓中所存在的由于發生瞬態事件或者暫態事件或者遇到故障情形所引起相位變化的相位偏差信號。與傳統的使用鎖相環裝置來檢測電網電壓的相位信息所不同，通過靜止坐標系下的電壓分量信號進行運算，可以快速的得出電網電壓信號發生的相位變化以及電網電壓信號的瞬時相位角信號。進一步，通過該相位偏差信號或者瞬時相位角信號，可以對能量轉換系統進行控制，以使得該能量轉換系統產生的交流電壓和交流電流與電網電壓保持同步，使得該能量轉換系統可以更加可靠地進行并網發電。通過此相位變化檢測和補償機制，可以避免發生瞬態事件或者暫態事件或者遇到故障情形時所產生的反向能量流動的技術問題，并減輕了能量轉換系統中的直流母線由于功率不平衡而遇到的較大電壓壓力的技術問題。


通過結合附圖對于本發明的實施方式進行描述，可以更好地理解本發明，在附圖中:圖1所示為傳統上使用的鎖相環裝置的模塊示意圖；圖2所示為本發明揭示的交流電網相位變化檢測系統的一種實施方式的模塊示意圖；圖3所示為圖2所示的交流電網相位變化檢測系統的一種實施方式的詳細模塊示意圖；圖4所示為本發明揭示的交流電網瞬時相位角產生系統的一種實施方式的模塊示意圖；圖5所示為圖4所示的交流電網瞬時相位角產生系統的一種實施方式的詳細模塊示意圖；圖6所示為圖5所示的交流電網瞬時相位角產生系統的一種實施方式的詳細模塊示意圖；圖7所示為圖5所示的交流電網瞬時相位角產生系統的另一種實施方式的詳細模塊不意圖；圖8所示為圖4所示的交流電網瞬時相位角產生系統的另一種實施方式的詳細模塊不意圖；圖9所示為圖4所示的交流電網瞬時相位角產生系統的另一種實施方式的詳細模塊不意圖；圖10所示為本發明揭示的能量轉換系統的一種實施方式的模塊示意圖；圖11所示為本發明揭示的交流電網相位變化檢測以及補償方法的一種實施方式的流程圖；以及圖12所示為本發明揭示的交流電網相位變化檢測以及補償方法的另一種實施方式的流程圖。
具體實施例方式一方面，本發明揭露的一個或者多個實施方式涉及相位變化檢測系統，該相位變化檢測系統用于處理在電網發生一個或者多個瞬態事件或者暫態事件或者遇到故障情形時所引起的相位變化問題，并可以具體檢測出代表電網電壓發生相位變化的相位偏差信號。在此所謂的“瞬態事件或者暫態事件”是指一個或者多個在電網側引起信號擾動的事件或者狀況，例如，在電網中發生的頻率事件或者相位事件等。更具體而言，在一種實施方式中，本發明揭露的相位變化檢測系統被配置成使用靜止坐標系下的電壓分量進行相位偏差信號的檢測或者計算。在另一個方面，本發明揭露的一個或者多個實施方式涉及瞬時相位角產生系統，該瞬時相位角產生系統可以用于能量轉換系統和電網之間的同步控制。更具體而言，該瞬時相位角產生系統包括上述的相位變化檢測系統以及鎖相環裝置，以在電網發生一個或者多個瞬態事件或者遇到故障狀況發生時，快速地提供電網電壓在發生瞬態事件或者暫態事件或者遇到故障情形時的瞬時相位角信息，并且同時能提供反應電網電壓在穩態時的相位角信息。在另外一個方面，本發明揭示的一個或者多個實施方式涉及能量轉換系統，該能量轉換系統可以執行如上所述的相位變化檢測系統以及瞬時相位角產生系統。更具體而言，該能量轉換系統可以使用該相位變化檢測系統檢測到的相位偏差信號或者該瞬時相位角產生系統提供的瞬時相位角信號，以進行該能量轉換系統輸出的交流電壓或者交流電流與電網電壓之間的同步控制。再一個方面，本發明揭示的一個或者多個實施方式涉及可供能量轉換系統執行的相位變化檢測方法以及相位變化補償方法，通過實時地檢測電網電壓所發生的相位變化信息，并基于此檢測到的相位變化信息執行相位補償，可以使能量轉換系統更可靠地與電網保持并網連接，以向電網傳送能量或者從電網接收能量，并保護能量轉換系統內的半導體器件，以及減輕了能量轉換系統中的直流母線由于功率不平衡而遇到的較大電壓壓力。以下將描述本發明的一個或者多個具體實施方式
。首先要指出的是，在這些實施方式的具體描述過程中，為了進行簡明扼要的描述，本說明書不可能對實際的實施方式的所有特征均作詳盡的描述。應當可以理解的是，在任意一種實施方式的實際實施過程中，正如在任意一個工程項目或者設計項目的過程中，為了實現開發者的具體目標，或者為了滿足系統相關的或者商業相關的限制，常常會做出各種各樣的具體決策，而這也會從一種實施方式到另一種實施方式之間發生改變。此外，還可以理解的是，雖然這種開發過程中所作出的努力可能是復雜并且冗長的，然而對于與本發明公開的內容相關的本領域的普通技術人員而言，在本公開揭露的技術內容的基礎上進行的一些設計，制造或者生產等變更只是常規的技術手段，不應當理解為本公開的內容不充分。除非另作定義，在本說明書和權利要求書中使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬技術領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本說明書以及權利要求書中使用的“第一”或者“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分?！耙粋€”或者“一”等類似詞語并不表示數量限制，而是表示存在至少一個?！盎蛘摺卑ㄋ信e的項目中的任意一者或者全部?！鞍ā被蛘摺鞍钡阮愃频脑~語意指出現在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵蓋出現在“包括”或者“包含”后面列舉的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件?！斑B接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。此外，“電路”或者“電路系統”以及“控制器”等可以包括單一組件或者由多個主動元件或者被動元件直接或者間接相連的集合，例如一個或者多個集成電路芯片，以提供所對應描述的功能。圖2所示為本發明揭示的相位變化檢測系統的一種實施方式的模塊示意圖。在圖2所示的實施方式中，該相位變化檢測系統210可以供任意合適的能量轉換系統使用，該能量轉換系統可以包括但不限于，光伏能量轉換系統，風能轉換系統或者水力能量轉換系統等?；径?，該相位變化檢測系統210被配置成接收電網電壓反饋信號152，并從該電網電壓反饋信號152獲得代表存在該電網電壓反饋信號152中的相位變化的相位偏差信號376。在一種實施方式中，該相位變化可以為一個或者多個瞬態事件，例如頻率事件或者相位事件，或者一個或者多個故障情形，例如電網遇到的短路故障，或者輸配電系統中進行的投切操作等所引起。在一種實施方式中，圖2所示的該相位變化檢測系統210包括坐標變換裝置320和相位角檢測裝置360。該坐標變換裝置320被配置成接收該電網電壓反饋信號152。在一種實施方式中，該電網電壓反饋信號152包括三相交流電壓信號。在其他實施方式中，該電網電壓反饋信號152也可以為單相或者多相交流電壓信號。該坐標變換裝置320還被配置成將該三相電網電壓反饋信號152轉換成在靜止坐標系(也稱為C1-P參考坐標系)下的二相電壓分量信號323。該相位變化檢測裝置360與該坐標變換裝置320連接。該相位變化檢測裝置360被配置成接收該二相電壓信號323，并對該二相電壓分量信號323進行處理，以得到相位偏差信號376。在一種實施方式中，該相位偏差信號376可以被提供給能量轉換系統使用，以進行能量轉換系統和電網之間的同步控制。圖3所示為圖2所示的相位變化檢測系統210的一種實施方式的詳細模塊示意圖。在圖3所示的實施方式中，該相位變化檢測系統210中的坐標變換裝置320包括克拉克(Clarke)坐標變換單元322，其被配置成接收該三相電網電壓反饋信號152，并將該三相電網電壓反饋信號152轉換成第一電壓分量信號324以及第二電壓分量信號326。在一種實施方式中，該第一電壓分量信號324包括靜止坐標系下的a軸電壓分量信號,該第二電壓分量信號326包括靜止坐標系下的0軸電壓分量信號。在一種實施方式中，該三相電網電壓反饋信號152可以用下面的公式表達:
權利要求
1.一種相位變化檢測系統，其特征在于:該相位變化檢測系統包括:坐標變換裝置和相位變化檢測裝置；該坐標變換裝置被配置成用于接收一相或者多相的電網電壓反饋信號，并將該一相或者多相的電壓反饋信號變換成在靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號；該相位變化檢測裝置連接該坐標變換裝置，該相位變化監測裝置被配置成用于接收該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號，并至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算出代表存在于該一相或者多相的電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差號。
2.如權利要求1所述的相位變化檢測系統，其特征在于:該相位變化檢測裝置包括:相位角計算單元，預處理單元，第一濾波器，第二濾波器，以及求和元件；該相位角計算單元被配置成用于接收該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號，并至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算出瞬時相位角信號；該預處理單元被配置成用于接收該瞬時相位角信號以及參 考信號，并通過將該瞬時相位角信號和該參考信號相減以得到預處理的相位角信號；該第一濾波器被配置成用于對該預處理的相位角信號進行濾波，以提供第一濾波器輸出信號，該第一濾波器輸出信號代表不包含相位變化內容的預處理的相位角信號；該第二濾波器被配置成用于對該預處理的相位角信號進行濾波，以提供第二濾波器輸出信號，該第二濾波器輸出信號代表包含相位變化內容的預處理的相位角信號；該求和元件被配置成用于將該第二濾波器輸出信號和該第一濾波器輸出信號相減，以得到該相位偏差f目號。
3.如權利要求2所述的相位變化檢測系統，其特征在于:該第一濾波器包括慢速濾波器，該慢速濾波器具有第一帶寬，以用于有效濾除該預處理的相位角信號中包含的相位偏差信號；該第二濾波器包括快速濾波器，該快速濾波器具有大于該第一帶寬的第二帶寬，以用于允許該預處理的相位角信號中包含的相位偏差信號通過。
4.一種能量轉換系統，該能量轉換系統包括:網側變流器和網側變流器控制器；該網側變流器被配置成用于將可再生能量源提供的能量轉換成適合電網的能量；該網側變流器控制器包括坐標變換裝置，相位變化檢測裝置和開關控制單元；該坐標變換裝置被配置成用于接收一相或者多相的電網電壓反饋信號，并將該一相或者多相的電壓反饋信號變換成在靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號；該相位變化檢測裝置被配置成用于接收該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號，并至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算出代表存在于該一相或者多相的電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差信號；該開關控制單元被配置成用于至少基于該相位偏差信號為該網側變流器產生控制信號。
5.如權利要求4所述的能量轉換系統，其特征在于:該再生能量源包括光伏能量源，該開關控制單元被配置成用于發送控制信號給該網側變流器，以使得該網側變流器輸出的交流電壓或者交流電壓與該電網保持同步。
6.如權利要求5所述的能量轉換系統，其特征在于:該相位變化檢測裝置被進一步配置成用于將該相位偏差信號與第一相位角閾值進行比較，該開關控制單元被配置成在該相位偏差信號大于該第一相位角閾值時，使該網側變流器停止運作。
7.如權利要求5所述的能量轉換系統，其特征在于:該網側變流器控制器被配置成接收代表在該網側變流器輸出端所取得的有功功率指令信號或者無功功率的指令信號；該相位變化檢測裝置還被配置成用于將該相位偏差信號與第一相位角閾值進行比較；該相位角檢測器還進一步被配置成在該相位偏差信號大于該第一相位角閾值時，限制該有功功率指令信號或者該無功功率指令信號。
8.如權利要求4所述的能量轉換系統，其特征在于:該坐標變換裝置還被配置成將該一相或者多相的電壓反饋信號變換成在旋轉坐標系下的q軸電壓信號；該網側變流器控制器包括鎖相環裝置和第一求和元件，該鎖相環裝置被配置成根據q軸電壓指令信號調節該坐標變換裝置產生的q軸電壓信號，并產生參考相位角信號；該第一求和元件被配置成將該參考相位角信號和該相位偏差信號相加，以得到復合瞬時相位角信號。
9.如權利要求8所述的能量轉換系統，其特征在于:該相位變化檢測裝置包括相位角計算單元，預處理單元，第一濾波器，第二濾波器，以及第二求和元件；該相位角計算單元被配置成用于接收該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號，并至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算出瞬時相位角信號；該預處理單元被配置成用于接收該瞬時相位角信號以及參考信號，并通過將該瞬時相位角信號和該參考信號相減以得到預處理的相位角信號；該第一濾波器被配置成用于對該預處理的相位角信號進行濾波，以提供第一濾波器輸出信號，該第一濾波器輸出信號代表不包含相位變化內容的預處理的相位角信號；該第二濾波器被配置成用于對該預處理的相位角信號進行濾波，以提供第二濾波器輸出信號，該第二濾波器輸出信號代表包含相位變化內容的預處理的相位角信號；該第二求和元件被配置成用于將該第二濾波器輸出信號和該第一濾波器輸出信號相減，以得到該相位偏差信號。
10.如權利要求9所述的能量轉換系統，其特征在于:該第一濾波器包括慢速濾波器，該慢速濾波器具有第一帶寬以用于有效濾除預處理的相位角信號中包含的相位偏差信號；該第二濾波器包括快速濾波器，該快速濾波器具有大于該第一帶寬的第二帶寬，用于允許該預處理的相位角信號中包含的相位偏差信號通過。
11.如權利要求9所述的能量轉換系統，其特征在于:該預處理單元包括延遲單元和第三求和元件，該延遲單元被配置成接收由該相位角計算單元計算得到的瞬時相位角信號并產生延遲的瞬時相位角信號；`該第三求和元件被配置成通過將該未經延遲的瞬時相位角信號和該經延遲的瞬時相位角信號相減，以產生該預處理的相位角信號。
12.如權利要求9所述的能量轉換系統，其特征在于:該預處理單元包括第三求和元件，該第三求和元件被配置成接收由該相位角計算單元計算得到的瞬時相位角信號以及由該鎖相環裝置提供的參考相位角信號，該第三求和元件還被配置成通過將該瞬時相位角信號與該參考相位角信號相減，以產生該預處理的相位角信號。
13.如權利要求9所述的能量轉換系統，其特征在于:該相位變化檢測裝置進一步包括相位角比較單元，該相位角比較單元被配置成根據預設的相位角閾值對該相位偏差信號進行限制，并提供限制的相位偏差信號。
14.如權利要求13所述的能量轉換系統，其特征在于:該相位變化檢測裝置進一步包括限制單元和相位角判斷單元；該限制單元被配置成存儲供該相位角比較單元使用的相位角閾值；該相位角判斷單元被配置成用于接收該相位偏差信號并判定該相位偏差信號的相位角范圍；其中，當該相位角判斷單元判定該相位偏差信號處于第一相位角范圍之內時，該限制單元被調節成具有第一相位角閾值范圍，以將該相位偏差信號限制在該第一相位角閾值范圍之內；當該相位角判斷單元判定該相位偏差信號處于第二相位角范圍之內時，該限制單元被調節成具有小于第一相位角閾值范圍的第二相位角閾值范圍，以將該相位偏差信號限制在該第二相位角閾值范圍之內；當該相位角判斷單元判定該相位偏差信號位于第三相位角范圍之內時，該限制單元被調節成具有第三相位角閾值范圍，以將該相位偏差信號限制在該第三相位角閾值范圍之內。
15.如權利要求13所述的能量轉換系統，其特征在于:該相位變化檢測裝置進一步包括相位偏差調節器，該相位偏差調節器連接在該第二求和元件和該相位角比較單元之間，該相位偏差調節器被配置成用于接收該相位偏差信號，并至少根據該相位偏差信號提供調節的相位偏差信號。
16.如權利要求15所述的能量轉換系統，其特征在于:該相位變化檢測裝置進一步包括增益單元和相位角判斷單元；該增益單元被配置成存儲供相位偏差調節器使用的增益值；該相位角判斷單元被配置成用于接收該相位偏差信號并判定該相位偏差信號的相位角范圍；其中，當該相位 角判斷單元判定該相位偏差信號處于第一相位角范圍之內時，該增益單元被調節成具有第一增益值，以使得該相位偏差調節器快速地響應并提供該調節后的相位偏差信號；當該相位角判斷單元判定該相位偏差信號處于第二相位角范圍之內時，該增益單元被調節成具有小于該第一增益值的第二增益值，以使得該相位偏差調節器較慢地響應并提供該調節后的相位偏差信號；當該相位角判斷單元判定該相位偏差信號位于第三相位角范圍之內時，該增益單元的增益值被設置為零，以使得該相位變化檢測裝置輸出零相位偏差信號。
17.—種相位變化檢測方法，其特征在于:該方法至少包括如下步驟: 接收三相電網電壓反饋信號； 將該接收的三相電網電壓反饋信號變換成在靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號；以及 至少根據該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算代表存在于該三相電網電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差信號。
18.如權利要求17所述的方法，其特征在于:該方法還包括如下步驟: 至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算瞬時相位角信號； 通過將該瞬時相位角信號與參考信號相減對該瞬時相位角信號進行預處理，以產生預處理的相位角信號； 對該預處理的相位角信號進行濾波，以提供第一濾波器輸出信號，該第一濾波器輸出信號代表不包含相位變化內容的預處理的相位角信號；； 對該預處理的相位角信號進行濾波，以提供第二濾波器輸出信號，該第二濾波器輸出信號代表包含相位變化內容的預處理的相位角信號；以及 將該第二濾波器輸出信號和該第一濾波器輸出信號相減，以得到該相位偏差信號。
19.如權利要求15所述的方法，其特征在于:該方法還包括如下步驟: 判定該相位偏差信號所處的相位角范圍； 基于該相位偏差信號所判定的處于的相位角范圍選擇性地調節增益信號；以及根據該調節的增益信號產生調節的相位偏差信號，并提供調節后的相位偏差信號以用于相位補償。
20.一種相位變化補償方法，該方法至少包括如下步驟: 接收三相電網電壓反饋信號； 將該接收的三相電網電壓反饋信號變換成在靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號； 將該靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二分量信號變換成旋轉坐標系下的q軸電壓分量信號； 至少根據該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算代表存在于該三相電網電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差信號； 至少根據該q軸電壓分量信號和q軸電壓指令信號產生參考相位角信號； 將該相位偏差信號和該參考相位角信號相加，以得到復合瞬時相位角信號； 至少使用該復合瞬時相位角信號產生作用到能量轉換系統中網側變流器的網側控制信號；以及 基于該網側控制信號產生可以并網并且與電網電壓保持同步的交流電壓信號或者交流電流信號。
21.一種瞬時相位角產生系統，該瞬時相位角產生系統包括:坐標變換裝置，鎖相環裝置，相位變化檢測裝置以及求和元件，該坐標變換裝置被配置成用于接收三相電網電壓反饋信號，并將該三相電網電壓反饋信號變換成靜止坐標系下的a軸電壓分量信號和P軸電壓分量信號；該坐標變換裝置并被配置成將該三相電網電壓反饋信號變換成在旋轉坐標系下的q軸電壓分量信號；該鎖相環裝置被配置成用于接收該q軸電壓分量信號和q軸電壓指令信號，并基于該q軸電壓分量信號和該q軸電壓指令信號產生參考相位角信號；該相位變化檢測裝置被配置成用于接`收該a軸電壓分量和該P軸電壓分量信號，并至少基于該a軸電壓分量信號和該3軸電壓分量信號計算出相位偏差信號；該求和元件被配置成將該參考相位角信號和該相位偏差信號相加，以得到代表該電網電壓相位信息的復合瞬時相位角信號。
全文摘要
本發明揭示交流電網相位變化檢測系統，該相位變化檢測系統包括坐標變換裝置和相位變化檢測裝置。該坐標變換裝置接收一相或者多相的電網電壓反饋信號，產生靜止坐標系下的第一電壓分量信號和第二電壓分量信號。該相位變化檢測裝置接收該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號，并至少基于該第一電壓分量信號和該第二電壓分量信號計算出代表存在于該一相或者多相的電壓反饋信號中的相位變化的相位偏差信號。本發明還揭示交流電網瞬時相位角產生系統，能量轉換系統，光伏能量轉換系統，相位變化檢測方法，以及相位變化補償方法。
文檔編號G01R25/00GK103116074SQ20111036333
公開日2013年5月22日 申請日期2011年11月16日 優先權日2011年11月16日
發明者公茂忠, 譚卓輝, 鄔雪琴, 朱慧斌, 大衛.史密斯 申請人:通用電氣公司