单/三相兼容的DSOGI锁相环控制方法及装置与流程

本技术涉及电力电子变换器控制领域，尤其涉及一种单/三相兼容的dsogi锁相环控制方法及装置。

背景技术：

1、近年来，随着新能源电动汽车、光伏储能和新型电源等行业的迅猛发展，对电力电子变换器的需求也与日俱增。在电力电子变换器中，为保证系统能够可靠稳定的运行，首先需要对电网的相位进行锁定，若锁相异常，将导致电力电子变换器无法正常工作。

2、单/三相系统电网锁相检测一般采用两套独立的锁相控制，系统为单相系统时，采用传统的单相锁相机制，系统为三相系统时，采用三相锁相机制，相互独立的锁相机制导致算法的冗余，独立的单相锁相机制无法继承dsogi抑制谐波能力的优点。在单/三相切换时，传统的锁相方法无法快速准确的实现电网电压相位锁定。

技术实现思路

1、本技术提供了一种单/三相兼容的dsogi锁相环控制方法及装置，用于在不增加额外的复杂数学运算下可快速实现单/三相电网兼容的锁相控制，使单相电网也继承了dsogi的锁相优点，实现单/三相电力电子变换装置的兼容锁相。

2、第一方面，本技术提供了一种单/三相兼容的dsogi锁相环控制方法，所述单/三相兼容的dsogi锁相环控制方法包括：

3、系统控制器通过采样电路获取单/三相电网线的电压信号集合，并将所述电压信号集合输入电压检测模块进行电网类型判断，得到目标电网类型；所述电压信号集合包括第一电压信号、第二电压信号以及第三电压信号，所述目标电网类型包括单相电网系统和三相电网系统；

4、当所述目标电网类型为单相电网系统时，将所述第一电压信号输入一阶滞后全通滤波器进行处理，得到第一正交电压信号和第二正交电压信号；

5、将所述第一正交电压信号和所述第二正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第一正序分量和第二正序分量，并将所述第一正序分量和所述第二正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现单相电网系统的锁相控制；

6、当所述目标电网类型为三相电网系统时，对所述电压信号集合进行clark变换，得到第三正交电压信号和第四正交电压信号；

7、将所述第三正交电压信号和所述第四正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第三正序分量和第四正序分量，并将所述第三正序分量和所述第四正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现三相电网系统的锁相控制。

8、结合第一方面，在本技术第一方面的第一种实现方式中，所述系统控制器通过采样电路获取单/三相电网线的电压信号集合，并将所述电压信号集合输入电压检测模块进行电网类型判断，得到目标电网类型；所述电压信号集合包括第一电压信号、第二电压信号以及第三电压信号，所述目标电网类型包括单相电网系统和三相电网系统，包括：

9、系统控制器通过采样电路获取单/三相电网线的电压信号集合，所述电压信号集合包括第一电压信号、第二电压信号以及第三电压信号；

10、将所述电压信号集合中的第一电压信号、第二电压信号以及第三电压信号，输入电压检测模块进行单/三相检测运算；

11、当所述第一电压信号的有效值大于0，所述第二电压信号的有效值等于0且所述第三电压信号的有效值等于0时，确定目标电网类型为单相电网系统；

12、当所述第一电压信号的有效值、所述第二电压信号的有效值和所述第三电压信号的有效值均大于0时，确定目标电网类型为三相电网系统。

13、结合第一方面，在本技术第一方面的第二种实现方式中，所述一阶滞后全通滤波器包括：

14、；

15、；

16、其中，为第一电压信号，s为拉普拉斯算子，为电网频率，为第一正交电压信号，为第二正交电压信号。

17、结合第一方面，在本技术第一方面的第三种实现方式中，所述第一正交电压信号和第二正交电压信号的表达式分别为：

18、；

19、；

20、其中，为电网电压有效值，为电网电压角频率，表示时间点。

21、结合第一方面，在本技术第一方面的第四种实现方式中，所述将所述第一正交电压信号和所述第二正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第一正序分量和第二正序分量，并将所述第一正序分量和所述第二正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现单相电网系统的锁相控制，包括：

22、将所述第一正交电压信号和所述第二正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第一正序分量和第二正序分量，其中，所述双二阶广义积分器包括：

23、；

24、；

25、；

26、；

27、其中，表示阻尼函数，表示广义积分器，v为输入电压，v'为一阶电压滞后信号，表示α轴电压信号的滞后分量，表示β轴电压信号的滞后分量，表示β轴电压信号的二阶滞后分量，表示β轴电压信号的二阶滞后分量，k为阻尼因子，ω'为电网电压角频率估计值，s为拉普拉斯算子，qv'为二阶电压滞后信号，α、β分别代表clark变换单元的两个输出轴α轴、β轴，为α轴正序分量的输出电压，即第一正序分量，为β轴正序分量的输出电压，即第二正序分量；

28、将所述第一正序分量和所述第二正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现单相电网系统的锁相控制。

29、结合第一方面，在本技术第一方面的第五种实现方式中，所述clark变换的坐标变换矩阵为：

30、；

31、其中，为第三正交电压信号，为第四正交电压信号，表示三相电网的a相电压，表示三相电网的b相电压，表示三相电网的c相电压。

32、结合第一方面，在本技术第一方面的第六种实现方式中，所述将所述第三正交电压信号和所述第四正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第三正序分量和第四正序分量，并将所述第三正序分量和所述第四正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现三相电网系统的锁相控制，包括：

33、将所述第三正交电压信号和所述第四正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第三正序分量和第四正序分量，其中，所述双二阶广义积分器包括：

34、；

35、；

36、；

37、；

38、其中，表示阻尼函数，表示广义积分器，v为输入电压，v'为一阶电压滞后信号，表示α轴电压信号的滞后分量，表示β轴电压信号的滞后分量，表示β轴电压信号的二阶滞后分量，表示β轴电压信号的二阶滞后分量，k为阻尼因子，ω'为电网电压角频率估计值，s为拉普拉斯算子，qv'为二阶电压滞后信号，α、β分别代表clark变换单元的两个输出轴α轴、β轴，为α轴正序分量的输出电压，即第三正序分量，为β轴正序分量的输出电压，即第四正序分量；

39、将所述第三正序分量和所述第四正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现三相电网系统的锁相控制。

40、第二方面，本技术提供了一种单/三相兼容的dsogi锁相环控制装置，所述单/三相兼容的dsogi锁相环控制装置包括：

41、获取模块，用于系统控制器通过采样电路获取单/三相电网线的电压信号集合，并将所述电压信号集合输入电压检测模块进行电网类型判断，得到目标电网类型；所述电压信号集合包括第一电压信号、第二电压信号以及第三电压信号，所述目标电网类型包括单相电网系统和三相电网系统；

42、处理模块，用于当所述目标电网类型为单相电网系统时，将所述第一电压信号输入一阶滞后全通滤波器进行处理，得到第一正交电压信号和第二正交电压信号；

43、第一控制模块，用于将所述第一正交电压信号和所述第二正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第一正序分量和第二正序分量，并将所述第一正序分量和所述第二正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现单相电网系统的锁相控制；

44、变换模块，用于当所述目标电网类型为三相电网系统时，对所述电压信号集合进行clark变换，得到第三正交电压信号和第四正交电压信号；

45、第二控制模块，用于将所述第三正交电压信号和所述第四正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第三正序分量和第四正序分量，并将所述第三正序分量和所述第四正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现三相电网系统的锁相控制。

46、结合第二方面，在本技术第二方面的第一种实现方式中，所述获取模块具体用于：

47、系统控制器通过采样电路获取单/三相电网线的电压信号集合，所述电压信号集合包括第一电压信号、第二电压信号以及第三电压信号；

48、将所述电压信号集合中的第一电压信号、第二电压信号以及第三电压信号，输入电压检测模块进行单/三相检测运算；

49、当所述第一电压信号的有效值大于0，所述第二电压信号的有效值等于0且所述第三电压信号的有效值等于0时，确定目标电网类型为单相电网系统；

50、当所述第一电压信号的有效值、所述第二电压信号的有效值和所述第三电压信号的有效值均大于0时，确定目标电网类型为三相电网系统。

51、结合第二方面，在本技术第二方面的第二种实现方式中，所述一阶滞后全通滤波器包括：

52、；

53、；

54、其中，为第一电压信号，s为拉普拉斯算子，为电网频率，为第一正交电压信号，为第二正交电压信号。

55、结合第二方面，在本技术第二方面的第三种实现方式中，所述第一正交电压信号和第二正交电压信号的表达式分别为：

56、；

57、；

58、其中，为电网电压有效值，为电网电压角频率，表示时间点。

59、结合第二方面，在本技术第二方面的第四种实现方式中，所述第一控制模块具体用于：

60、将所述第一正交电压信号和所述第二正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第一正序分量和第二正序分量，其中，所述双二阶广义积分器包括：

61、；

62、；

63、；

64、；

65、其中，表示阻尼函数，表示广义积分器，v为输入电压，v'为一阶电压滞后信号，表示α轴电压信号的滞后分量，表示β轴电压信号的滞后分量，表示β轴电压信号的二阶滞后分量，表示β轴电压信号的二阶滞后分量，k为阻尼因子，ω'为电网电压角频率估计值，s为拉普拉斯算子，qv'为二阶电压滞后信号，α、β分别代表clark变换单元的两个输出轴α轴、β轴，为α轴正序分量的输出电压，即第一正序分量，为β轴正序分量的输出电压，即第二正序分量；

66、将所述第一正序分量和所述第二正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现单相电网系统的锁相控制。

67、结合第二方面，在本技术第二方面的第五种实现方式中，所述clark变换的坐标变换矩阵为：

68、；

69、其中，为第三正交电压信号，为第四正交电压信号，表示三相电网的a相电压，表示三相电网的b相电压，表示三相电网的c相电压。

70、结合第二方面，在本技术第二方面的第六种实现方式中，所述第二控制模块具体用于：

71、将所述第三正交电压信号和所述第四正交电压信号输入双二阶广义积分器进行处理，得到第三正序分量和第四正序分量，其中，所述双二阶广义积分器包括：

72、；

73、；

74、；

75、；

76、其中，表示阻尼函数，表示广义积分器，v为输入电压，v'为一阶电压滞后信号，表示α轴电压信号的滞后分量，表示β轴电压信号的滞后分量，表示β轴电压信号的二阶滞后分量，表示β轴电压信号的二阶滞后分量，k为阻尼因子，ω'为电网电压角频率估计值，s为拉普拉斯算子，qv'为二阶电压滞后信号，α、β分别代表clark变换单元的两个输出轴α轴、β轴，为α轴正序分量的输出电压，即第三正序分量，为β轴正序分量的输出电压，即第四正序分量；

77、将所述第三正序分量和所述第四正序分量作为park变换的输入信号，得到d轴电网电压分量和q轴电网电压分量，实现三相电网系统的锁相控制。

78、本技术第三方面提供了一种计算机设备，包括：存储器和至少一个处理器，所述存储器中存储有指令；所述至少一个处理器调用所述存储器中的所述指令，以使得所述计算机设备执行上述的单/三相兼容的dsogi锁相环控制方法。

79、本技术提供的技术方案中，本技术直接采用dsogi内部的坐标变换结果，不需要复杂计算方式和额外硬件检测装置即可快速对单/三相电网进行兼容锁相；单相电网系统也经过dsogi进行锁相，对恶劣环境下的电网执行锁相操作具有更高的准确度；单/三相兼容的锁相模式，能够确保同时具有单/三相结构系统设备的快速锁相，有效避免了单/三相兼容系统因锁相异常而导致系统无法运行的问题。