南京航空航天大学;国网江苏省电力有限公司电力科学研究院陈宇航获国家专利权
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龙图腾网获悉南京航空航天大学;国网江苏省电力有限公司电力科学研究院申请的专利基于回比矩阵重构的并网逆变器中锁相环参数设计方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115566922B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-08发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211163653.2,技术领域涉及:H02M7/5395;该发明授权基于回比矩阵重构的并网逆变器中锁相环参数设计方法是由陈宇航;阮新波;林志恒;袁宇波;史明明;张宸宇设计研发完成,并于2022-09-23向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于回比矩阵重构的并网逆变器中锁相环参数设计方法在说明书摘要公布了:本发明提供一种基于回比矩阵重构的并网逆变器中锁相环参数设计方法,通过对回比矩阵进行重构,以简化并网逆变器系统的稳定性分析,并依据改进后的稳定性分析建立系统稳定裕度和锁相环参数之间的关系,对锁相环的参数进行设计。保证了并网逆变器在接入弱电网时的稳定性,同时保证锁相环具有良好的动态响应。
本发明授权基于回比矩阵重构的并网逆变器中锁相环参数设计方法在权利要求书中公布了:1.基于回比矩阵重构的并网逆变器中锁相环参数设计方法,通过并网逆变器在公共耦合点与电网相连,并网逆变器包括功率输出电路和控制单元,控制单元包括电流环单元和锁相环单元,设计方法包括: 步骤1,通过小信号建模方法,建立并网逆变器数学模型,其中锁相环的闭环传递函数GPLLs的表达式: 式中VPCCd为PCC电压的稳态值,Gcs为锁相环的PI调节器; Gcs=Kp_PLL+Ki_PLLs2 式中Kp_PLL、Ki_PLL分别为锁相环的PI调节器的比例项系数和积分项系数: Kp_PLL=2ξωnVPCCd3 式中ζ为阻尼比,ωn为锁相环自然频率,上述锁相环闭环传递函数为一个二阶系统,经转换后锁相环的闭环传递函数GPLLs进一步表示为: 步骤2,将并网逆变器数学模型简化,得到并网逆变器等效数学模型,模型中电流基准与并网电流反馈和PCC电压前馈作差后,经过Gx1s,Gx1s的输出端与PCC电压作差后经过Gx2s即可得到并网电流并网电流采样系数为Hi2,PCC电压前馈系数为Gff_PLLs,并网逆变器电流环的环路增益Ts表达式为: Ts=Hi2Gx1sGx2s6 Gx1s和Gx2s分别为并网逆变器等效数学模型中的传递函数矩阵; 步骤3,根据并网逆变器等效数学模型,确定并网逆变器系统的等效电路,并网逆变器系统被诺顿等效为等效电流源和输出导纳并联的形式,其中锁相环的影响等效为并联在原输出导纳上的导纳;原输出导纳Yo_oris、锁相环引入的输出导纳Yo_PLLs和等效电流源的表达式分别为: Yo_oris=[E+Ts]-1Gx2s7 Yo_PLLs=[E+Ts]-1Gx2sGx1sGff_PLLs8 式中,为电流基准; 步骤4,根据并网逆变器系统的等效电路,其中电网侧为等效电压源和电网导纳Ygs串联的形式,得到弱电网下并网电流的表达式: 其中 为不考虑电网阻抗时并网电流,Ns为到弱电网下并网电流与不考虑电网阻抗时并网电流的比值,根据上式可知分析弱电网下并网逆变器系统的稳定性只需判断Ns的稳定性; 将Ns作为一个前向通路为1,反馈通路传递函数为 的闭环系统,如果Ns的开环增益即Ns的回比矩阵 满足广义奈奎斯特判据,则系统稳定; 将反馈通路的拆成和 并将前向通路和反馈通路传递函数为的支路合并,则此时Ns的回比矩阵被重构为: 步骤5,基于重构的回比矩阵的非零特征值为λPLLs,并设定阻尼比ζ,在系统幅值裕度约束的条件下绘制锁相环自然频率ωn和λPLLs的穿越频率ωx的关系曲线ωn_GM,以及穿越频率ωx处锁相环自然频率ωn和λPLLs的穿越频率ωx的关系曲线ωn_x,确定两条曲线的交点,即为锁相环自然频率ωn可取的最大值,并根据计算锁相环参数Kp_PLL和Ki_PLL。
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