一種微電網(wǎng)分布式電源逆變器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及分布式發(fā)電控制器技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種微電網(wǎng)分布式電源逆變器。
【背景技術(shù)】
[0002]分布式電源的引入會對配電網(wǎng)原有的運行控制和保護等帶來諸多方面的影響。特另IJ是當分布式電源發(fā)電量占整個電網(wǎng)比例很高時，即高滲透率情況下，對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定性會有很大的影響，如電壓、頻率、功率角、以及電網(wǎng)調(diào)度等。微電網(wǎng)內(nèi)的分布式電源一般需要通過控制靈活的電力電子裝置連接到電網(wǎng)。
[0003]微電網(wǎng)存在兩種典型的運行模式，正常情況下微電網(wǎng)與常規(guī)電網(wǎng)并網(wǎng)運行，稱為聯(lián)網(wǎng)模式；當檢測到電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量不滿足要求時，微電網(wǎng)將及時與電網(wǎng)斷開運行于孤島模式。微電網(wǎng)控制器需要根據(jù)實際運行條件的變化實現(xiàn)兩種模式之間的平滑切換，在這種情況下，分布式電源逆變器起著控制的作用。
[0004]在低壓配電系統(tǒng)中，由于線路電阻值一般會大于線路電抗值，等效輸出阻抗受線路參數(shù)的影響，使得常規(guī)的下垂特性會出現(xiàn)失敏情況，下垂特性功率不能有效傳遞?，F(xiàn)有技術(shù)在逆變器的輸出端加入大電感以確保輸出阻抗呈感性，這樣帶來了線路壓降增加和費用增加的問題。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型提供了一種微電網(wǎng)分布式電源逆變器，本實用新型降低了線路的壓降，滿足了實際應(yīng)用中的需要，詳見下文描述:
[0006]一種微電網(wǎng)分布式電源逆變器，包括:逆變器、控制器，所述逆變器連接電網(wǎng)，所述控制器用于電壓環(huán)、電流環(huán)以及功率環(huán)的控制，所述微電網(wǎng)分布式電源逆變器還包括:正交相量構(gòu)造電路，
[0007]所述逆變器包括:三相橋式逆變電路、以及R、L、C濾波電路；
[0008]所述控制器采集所述逆變器輸出的電流和負載電壓，并傳輸至所述正交相量構(gòu)造電路；
[0009]所述正交相量構(gòu)造電路輸出電流正交相量以及電壓正交相量至所述控制器；
[0010]所述控制器輸出調(diào)制信號控制所述逆變器的輸出電壓。
[0011]其中，所述控制器為:ARM處理器。
[0012]所述正交相量構(gòu)造電路，用于以逆變器輸出的電流和負載電壓作為輸入信號，輸出電壓和電流的正交分量。
[0013]本實用新型提供的技術(shù)方案的有益效果是:本實用新型降低了線路的壓降，增強了分布式電源逆變器控制的實時性，同時使微電網(wǎng)適用于并網(wǎng)運行和孤島運行兩種模式，滿足了實際應(yīng)用中的需要。
【附圖說明】
[0014]圖1為所述分布式電源逆變器拓撲結(jié)構(gòu)的示意圖；
[0015]圖2為所述分布式電源逆變器電壓電流雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為所述分布式電源逆變器功率環(huán)控制結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4為所述分布式電源逆變器單相電路正交相量構(gòu)造電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]附圖中，各部件的列表如下:
[0019]1:逆變器；2:控制器；
[0020]3:正交相量構(gòu)造電路；4:電網(wǎng)；
[0021]21:電壓控制器；22:電流控制器；
[0022]23:開環(huán)控制電路。
【具體實施方式】
[0023]為使本實用新型的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0024]一種微電網(wǎng)分布式電源逆變器，參見圖1，包括:逆變器1、控制器2以及正交相量構(gòu)造電路3，其中，控制器2采用多環(huán)反饋控制，逆變器I連接電網(wǎng)4。
[0025]逆變器I包括:濾波電感、電容、電阻、線路阻抗、感抗和負載，即包括三相橋式逆變電路和R、L、C濾波電路。
[0026]其中，控制器2采集逆變器輸出的電流和負載電壓，并傳輸至正交相量構(gòu)造電路3，正交相量構(gòu)造電路3輸出電流正交相量以及電壓正交相量至控制器2 ;
[0027]控制器2獲取逆變器I輸出的瞬時有功和無功功率，并與參考的有功和無功功率進行比較，經(jīng)過矢量變換得到內(nèi)環(huán)電壓環(huán)的負載電壓參考值，最后經(jīng)過電壓電流環(huán)內(nèi)進行調(diào)節(jié)得到調(diào)制信號(SPffM信號)來控制逆變器I的輸出電壓。
[0028]其中，正交相量構(gòu)造電路3將單相電路系統(tǒng)的電壓、電流相量大小不變逆時針旋轉(zhuǎn)90度構(gòu)建一個與原電路對稱的虛擬電路，以此形成基于原單相電路系統(tǒng)的虛擬兩相電路系統(tǒng)，而單相電路的功率則為兩相功率的一半。采用一個閉環(huán)控制系統(tǒng)來構(gòu)建正交相量構(gòu)造電路3，將逆變電源輸出的電壓/電流信號輸入該閉環(huán)系統(tǒng)，通過控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制構(gòu)造出電壓和電流正交分量。
[0029]上述多環(huán)反饋控制中的電壓、電流雙環(huán)控制的結(jié)構(gòu)如圖2所示，包括:電壓控制器21、電流控制器22、和開環(huán)控制電路23，采用電容電流作為電流環(huán)的控制量，圖中V1*為負載電壓V1的參考值，I。*為電容電流I。的參考值。外環(huán)為電壓環(huán)，內(nèi)環(huán)為電流環(huán)。電壓環(huán)的主要目的是穩(wěn)定負載電壓，采用PI控制，Kvp為比例系數(shù)，Kvl為積分系數(shù)。電流環(huán)的主要目的是提高系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)，所以采用比例控制，比例系數(shù)為K。為了能將高壓系統(tǒng)的下垂控制直接應(yīng)用與外環(huán)功率環(huán)中，電壓電流環(huán)控制器參數(shù)分別設(shè)為K = 5，Kvp= 10，Kvl= 100，這樣保證了逆變器的輸出阻抗在50Hz時呈感性。
[0030]上述多環(huán)反饋控制中的功率環(huán)控制的結(jié)構(gòu)如圖3所示。P*為輸出有功功率P的給定參考值，Q*為輸出無功功率Q的給定參考值。功率環(huán)的作用是對逆變器的輸出電壓和頻率進行調(diào)節(jié)，由于功率環(huán)采用的是給定參考值的下垂控制，且給定的頻率和電壓分別為50Hz和220V有效值。當微電網(wǎng)并網(wǎng)運行時，分布式電源逆變器的電壓和頻率受到大電網(wǎng)的箝位保持恒定，逆變器的輸出功率按照給定值輸出。所以，采用多環(huán)反饋控制可以實現(xiàn)逆變器在并網(wǎng)運行和孤島運行兩種模式之間的平滑切換，具有更好的適應(yīng)性。
[0031]功率環(huán)中的實時PQ測量環(huán)節(jié)采用虛擬電路正交相量的功率測量，以縮短輸出功率測量時間，增強反饋控制系統(tǒng)的實時性。單相電路的正交相量構(gòu)造電路3構(gòu)造如圖4所示，該閉環(huán)系統(tǒng)以逆變電源輸出的電壓/電流信號作為其輸入信號，通過控制系統(tǒng)的閉環(huán)控制構(gòu)造出電壓/電流的正交分量。圖4中輸入信號為X，輸出y為一跟隨X的信號，y’為X的正交分量。將電源輸出電壓u和輸出電流i分別作為該閉環(huán)控制系統(tǒng)的輸入信號X，通過閉環(huán)控制后即可獲得虛擬電壓、電流相量的實部和虛部，測得此刻的電壓電流瞬時值，并得出單相逆變器輸出的有功功率和無功功率。
[0032]本實用新型實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0033]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解附圖只是一個優(yōu)選實施例的示意圖，上述本實用新型實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優(yōu)劣。
[0034]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種微電網(wǎng)分布式電源逆變器，包括:逆變器、控制器，所述逆變器連接電網(wǎng)，其特征在于，所述控制器用于電壓環(huán)、電流環(huán)以及功率環(huán)的控制，所述微電網(wǎng)分布式電源逆變器還包括:正交相量構(gòu)造電路， 所述逆變器包括:三相橋式逆變電路、以及R、L、C濾波電路； 所述控制器采集所述逆變器輸出的電流和負載電壓，并傳輸至所述正交相量構(gòu)造電路； 所述正交相量構(gòu)造電路輸出電流正交相量以及電壓正交相量至所述控制器； 所述控制器輸出調(diào)制信號控制所述逆變器的輸出電壓。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微電網(wǎng)分布式電源逆變器，其特征在于，所述控制器為:ARM處理器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微電網(wǎng)分布式電源逆變器，其特征在于， 所述正交相量構(gòu)造電路，用于以逆變器輸出的電流和負載電壓作為輸入信號，輸出電壓和電流的正交分量。
【專利摘要】本實用新型公開了一種微電網(wǎng)分布式電源逆變器，包括：逆變器、控制器，所述控制器用于電壓環(huán)、電流環(huán)以及功率環(huán)的控制，所述微電網(wǎng)分布式電源逆變器還包括：正交相量構(gòu)造電路，所述逆變器包括：三相橋式逆變電路、以及R、L、C濾波電路；所述控制器采集所述逆變器輸出的電流和負載電壓，并傳輸至所述正交相量構(gòu)造電路；所述正交相量構(gòu)造電路輸出電流正交相量以及電壓正交相量至所述控制器；所述控制器輸出調(diào)制信號控制所述逆變器的輸出電壓。本實用新型實現(xiàn)在微電網(wǎng)的并網(wǎng)運行和孤島運行兩種不同模式下進行平滑切換，具有很好的輸出控制特性。
【IPC分類】H02J3/38
【公開號】CN204886208
【申請?zhí)枴緾N201520624585
【發(fā)明人】孔祥玉, 曾意, 葉世峰, 李邦峰, 吳爭榮, 郭曉斌, 許愛東, 陳華軍, 楊航, 鄭楨, 洪同慶, 趙景飛, 劉巖, 張禹森
【申請人】天津大學(xué), 海南電網(wǎng)有限責任公司, 南方電網(wǎng)科學(xué)研究院有限責任公司, 中國南方電網(wǎng)有限責任公司電網(wǎng)技術(shù)研究中心
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月18日