一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)是分布式電源的巨大載體，如何更加合理高效的利用分布式清潔 能源，擴大接入容量及提高功率等級，已成為當(dāng)前新能源分布式光伏發(fā)電領(lǐng)域研宄的重點。 太陽能光熱發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源的大量接入使得供電可靠性等需要更加關(guān)注，另外因 電力電子器件本身的限制，分布式能源大量接入新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)需要采用多逆變器并聯(lián)的 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)方式，而多逆變器的并聯(lián)運行，勢必會帶來分布式電源接入新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)可靠 性的問題。
[0003] 考慮到并網(wǎng)多逆變器并聯(lián)運行控制系統(tǒng)帶載非線性負(fù)荷、多逆變器交流側(cè)輸出電 壓之間輸出功率不平衡，有學(xué)者提出了虛擬阻抗技術(shù)能夠很好的應(yīng)用到多逆變器并聯(lián)系統(tǒng) 中，根據(jù)反饋原理，經(jīng)過合理的疊加虛擬阻抗，改變逆變器輸出阻抗，使得輸出呈阻性和感 性的特征，并根據(jù)其特性重新設(shè)定下垂控制器，該方法在多逆變器并聯(lián)均流及功率分配得 到了高效的應(yīng)用。
[0004]當(dāng)多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)運行時，其中開關(guān)管高開關(guān)頻率、含有諧波及非線性負(fù)載的 新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)等，都能夠?qū)Χ嗄孀兤鹘涣鱾?cè)輸出電壓產(chǎn)生影響，使得多逆變器之間交流 側(cè)輸出功率不平衡，在各個逆變器之間產(chǎn)生帶有多次諧波的通路電流，影響各個逆變器之 間輸出功率，又因采用反饋控制的方法，存在調(diào)節(jié)滯后的缺點，此時如果使用虛擬阻抗技 術(shù)，就無法很好實時的抑制多逆變器之間的輸出功率不平衡、實現(xiàn)各個逆變器之間的均流 及保證其系統(tǒng)調(diào)節(jié)的快速性，新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)的供電可靠性大大降低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對上述問題，本發(fā)明提供一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的方法，采 用前饋控制，依據(jù)擾動信號直接對被控制量進行調(diào)節(jié)控制，調(diào)節(jié)控制快速性好，解決分布式 電源多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)存在反應(yīng)滯后和均流差的問題，提高新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠 性。
[0006] 為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，達到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0007] -種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的方法，其特征在于，包括如下步驟：
[0008] S01 :在三相并網(wǎng)逆變器的每個開關(guān)周期內(nèi)，采樣兩個并聯(lián)逆變器輸出交流側(cè)的三 相電流并計算兩個逆變器之間通路的電流，采樣配電網(wǎng)側(cè)三相電壓；
[0009] S02 :對逆變器之間通路的電流分別先進行三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的 轉(zhuǎn)換，得到逆變器之間通路的電流在a，0軸的分量，再進行兩相靜止坐標(biāo)系到兩相同步 旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，得到逆變器之間通路電流在d，q軸的分量；
[0010] S03:將配電網(wǎng)側(cè)三相電壓經(jīng)過鎖相環(huán)處理得到電壓幅值Ud及配電網(wǎng)相角0 ;
[0011] S04 :對步驟S01中采樣的兩個逆變器輸出交流側(cè)的三相電流的對應(yīng)相進行作差 處理并做1/2處理得到擾動三相不平衡通路電流ib，再進行三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐 標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，得到擾動不平衡電流的d，q軸分量為ibd，ibq;
[0012] S05 :采樣三相并網(wǎng)逆變器的直流母線側(cè)電壓Ud。，與系統(tǒng)直流側(cè)電壓給定值作 差處理，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)作為電流的給定值< ;
[0013] S06 :對兩個并聯(lián)逆變器進行下述操作：
[0014] A:對其中一個逆變器：
[0015] 將ibd與電流給定值^疊加后，與本逆變器交流側(cè)輸出電流的d軸分量進行作差處 理，最后經(jīng)PI控制器進行調(diào)節(jié)；
[0016] 令無功電流給定值等于0,然后與ibq疊加后，與本逆變器交流側(cè)輸出電流的q軸 分量進行作差處理，最后經(jīng)PI控制器進行調(diào)節(jié)；
[0017] B:對另外一個逆變器：
[0018] 將電流給定值（與本逆變器交流側(cè)輸出電流的d軸分量進行作差處理，最后經(jīng)PI 控制器進行調(diào)節(jié)；
[0019] 令無功電流給定值等于0,與本逆變器交流側(cè)輸出電流的q軸分量進行作差處理， 最后經(jīng)PI控制器進行調(diào)節(jié)；
[0020] C:對步驟A和步驟B得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的值進行兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到兩相靜止坐 標(biāo)的轉(zhuǎn)換；
[0021] D:將兩相靜止坐標(biāo)系的值采用空間矢量控制法進行調(diào)制，輸出三組IGBT晶閘管 對應(yīng)相的占空比信息，觸發(fā)對應(yīng)相開關(guān)管控制并網(wǎng)逆變器的工作。
[0022] 根據(jù)自動控制原理，反饋控制發(fā)生作用的前提是系統(tǒng)中出現(xiàn)擾動信號并使得被控 制量發(fā)生變化，進而導(dǎo)致調(diào)節(jié)器的輸入側(cè)的偏差信號發(fā)生變化，控制調(diào)節(jié)器啟動改變輸出 的調(diào)節(jié)信號，抑制擾動對被控制量進行調(diào)節(jié)。由于反饋調(diào)節(jié)控制存在滯后于擾動的現(xiàn)象，反 應(yīng)調(diào)節(jié)慢。而本發(fā)明采用前饋控制恰恰克服了此缺點，依據(jù)擾動信號直接對被控制量進行 調(diào)節(jié)控制，調(diào)節(jié)控制快速性好。
[0023] 與當(dāng)前現(xiàn)有的控制方法相比，有以下優(yōu)點：
[0024] 1)結(jié)合新型城鎮(zhèn)的建設(shè)理念，采用前饋控制理論的思想，保證供電可靠性，反應(yīng)快 速性好，理論簡潔清晰，容易控制和實現(xiàn)。
[0025] 2)采用前饋控制方法，省去一些復(fù)雜控制器，對硬件設(shè)備要求低，減少了電流傳感 器，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性增強。
[0026] 3)在新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)中，增加了系統(tǒng)接入容量，促進分布式發(fā)電模塊化的進程，減 小系統(tǒng)的損耗。
[0027] 本發(fā)明的有益效果是：采用前饋控制，依據(jù)擾動信號直接對被控制量進行調(diào)節(jié)控 制，使得輸出功率達到平衡的作用，調(diào)節(jié)控制快速性好，解決分布式電源多逆變器并聯(lián)系統(tǒng) 存在反應(yīng)滯后和均流差的問題，提高新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性。
【附圖說明】
[0028] 圖1是三相并網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖及輸出功率不平衡電流通路的流 動路徑圖；
[0029] 圖2是本發(fā)明基于環(huán)路電流前饋補償?shù)娜嗖⒕W(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)抑制輸出功率 不平衡的控制方法。
【具體實施方式】
[0030] 下面結(jié)合附圖和具體的實施例對本發(fā)明技術(shù)方案作進一步的詳細(xì)描述，以使本領(lǐng) 域的技術(shù)人員可以更好的理解本發(fā)明并能予以實施，但所舉實施例不作為對本發(fā)明的限 定。
[0031] 新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)中多清潔能源采用分布式電源多逆變器并聯(lián)技術(shù)，導(dǎo)致出現(xiàn)多逆 變器交流側(cè)輸出功率不平衡的問題，如圖1所示是兩個三相并網(wǎng)逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié) 構(gòu)圖。
[0032] 圖1中，兩組三相全橋逆變電路組成三相并網(wǎng)逆變器的并聯(lián)系統(tǒng)，每組逆變器全 橋逆變結(jié)構(gòu)采用經(jīng)典的6個反并聯(lián)二極管的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本系統(tǒng)中是分布式發(fā)電的模式，因 此直流母線側(cè)的電容器的結(jié)構(gòu)也是分布式的，容易實現(xiàn)模塊化管理，可以有N個分布式電 源組成，為并聯(lián)系統(tǒng)提供直流側(cè)電壓電流，但必須保證合理的出力特性，并聯(lián)逆變器直流側(cè) 的儲能電容Q，兩組并網(wǎng)逆變器的直流側(cè)的P，N分別連接在一起形成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，第一個逆變 器的交流側(cè)輸出端Ula，Ulb，仏。與第二個逆變器的交流側(cè)輸出端U2a，U2b，U2。對應(yīng)相連接，共同 并入三相電網(wǎng)。后級交流側(cè)，依據(jù)本系統(tǒng)可以使用LCL濾波結(jié)構(gòu)，濾波效果好，圖中為了繪 制方便，未繪制該部分。LR2為濾波電感的等效阻抗，ea，eb，e。為三相配電網(wǎng)的A，B，C相。
[0033] 針對三相系統(tǒng)的a相（b，c相的分析類似）進行分析，本發(fā)明拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中兩個逆變 器的環(huán)路通路分別為：
【主權(quán)項】
1. 一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的方法，其特征在于，包括如下步驟： 501 :在三相并網(wǎng)逆變器的每個開關(guān)周期內(nèi)，采樣兩個并聯(lián)逆變器輸出交流側(cè)的三相電 流并計算兩個逆變器之間通路的電流，采樣配電網(wǎng)側(cè)三相電壓； 502 :對逆變器之間通路的電流分別先進行三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換， 得到逆變器之間通路的電流在a，0軸的分量，再進行兩相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，得到逆變器之間通路電流在d，q軸的分量； S03:將配電網(wǎng)側(cè)三相電壓經(jīng)過鎖相環(huán)處理得到電壓幅值Ud及配電網(wǎng)相角0 ; 504 :對步驟S01中采樣的兩個逆變器輸出交流側(cè)的三相電流的對應(yīng)相進行作差處理 并做1/2處理得到擾動三相不平衡通路電流ib，再進行三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系 的轉(zhuǎn)換，得到擾動不平衡電流的d，q軸分量為ibd，ibq; 505 :采樣三相并網(wǎng)逆變器的直流母線側(cè)電壓Ud。，與系統(tǒng)直流側(cè)電壓給定值作差 處理，經(jīng)過PI調(diào)節(jié)作為電流的給定值 506 :對兩個并聯(lián)逆變器進行下述操作： A:對其中一個逆變器： 將ibd與電流給定值 < 疊加后，與本逆變器交流側(cè)輸出電流的d軸分量進行作差處理， 最后經(jīng)PI控制器進行調(diào)節(jié)； 令無功電流給定值等于〇,然后與ibq疊加后，與本逆變器交流側(cè)輸出電流的q軸分量 進行作差處理，最后經(jīng)PI控制器進行調(diào)節(jié)； B:對另外一個逆變器： 將電流給定值€與本逆變器交流側(cè)輸出電流的d軸分量進行作差處理，最后經(jīng)PI控制 器進行調(diào)節(jié)； 令無功電流給定值等于〇,與本逆變器交流側(cè)輸出電流的q軸分量進行作差處理，最后 經(jīng)PI控制器進行調(diào)節(jié)； C:對步驟A和步驟B得到的兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)的值進行兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)的 轉(zhuǎn)換； D:將兩相靜止坐標(biāo)系的值采用空間矢量控制法進行調(diào)制，輸出三組IGBT晶閘管對應(yīng) 相的占空比信息，觸發(fā)對應(yīng)相開關(guān)管控制并網(wǎng)逆變器的工作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的方法，其特征在 于，在步驟S02中，利用Clarke變換對逆變器之間通路的電流分別進行三相靜止坐標(biāo)系到 兩相靜止坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的方法，其特征在 于，在步驟S02中，利用Park變換進行兩相靜止坐標(biāo)系到兩相同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的方法，其特征在 于，在步驟S04中，利用Clarke變換進行三相靜止坐標(biāo)系到兩相靜止坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的方法，采用前饋控制，依據(jù)擾動信號直接對被控制量進行調(diào)節(jié)控制，調(diào)節(jié)控制快速性好，解決分布式電源多逆變器并聯(lián)系統(tǒng)存在反應(yīng)滯后和均流差的問題，提高新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)絡(luò)的供電可靠性。省去一些復(fù)雜控制器，對硬件設(shè)備要求低，減少了電流傳感器，使得系統(tǒng)穩(wěn)定性增強。在新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)中，增加了系統(tǒng)接入容量，促進分布式發(fā)電模塊化的進程，減小系統(tǒng)的損耗。
【IPC分類】H02M7-493
【公開號】CN104578871
【申請?zhí)枴緾N201510021474
【發(fā)明人】陳涇生, 王建明, 周建華, 陳久林, 孫蓉, 張佑鵬, 孫國城, 袁曉冬
【申請人】國家電網(wǎng)公司, 江蘇省電力公司, 江蘇省電力公司電力科學(xué)研究院, 國電南瑞科技股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年1月15日