一種單相逆變器控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種單相逆變器控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著全球范圍內(nèi)的能源危機(jī)和環(huán)境問題的日益突出，分布式發(fā)電技術(shù)與微電網(wǎng)技 術(shù)得到越來越多的關(guān)注，作為分布式電源與配電網(wǎng)（或微電網(wǎng)）的紐帶，并網(wǎng)逆變器的功能 被深入挖掘并肯定了其有益的作用，但仍無法忽視常規(guī)控制策略本身給配電網(wǎng)和微電網(wǎng)安 全穩(wěn)定運(yùn)行帶來的挑戰(zhàn)。尤其是常規(guī)并網(wǎng)逆變器響應(yīng)速度快、難以參與電網(wǎng)調(diào)節(jié)，無法為含 分布式電源的主動(dòng)配電網(wǎng)提供必要的電壓和頻率支撐，更無法為穩(wěn)定性相對較差的微電網(wǎng) 提供必要的阻尼作用，缺乏一種與配電網(wǎng)及微電網(wǎng)有效的同步機(jī)制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于，提供一種單相逆變器控制系統(tǒng)，其適用于分布 式電源與微電網(wǎng)領(lǐng)域，并且提供了與配電網(wǎng)及微電網(wǎng)的同步機(jī)制。
[0004] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種單相逆變器控制系統(tǒng)，包括依次連接 的電源、單相逆變器主電路、LC濾波電路、負(fù)載和用于并網(wǎng)的帶有開關(guān)的電網(wǎng)，還包括：
[0005] 虛擬功率計(jì)算模塊，用于根據(jù)虛擬電壓合成模塊合成的虛擬電壓和所述LC濾波 電路中的濾波電感電流計(jì)算得到虛擬有功功率和虛擬無功功率；
[0006] 功率轉(zhuǎn)換模塊，用于計(jì)算有功功率指令值和無功功率指令值，并根據(jù)所述單相逆 變器的虛擬輸出阻抗、所述濾波電感感抗、所述有功功率指令值和所述無功功率指令值，將 所述虛擬有功功率和虛擬無功功率轉(zhuǎn)換為有功功率值和無功功率值；
[0007] 相位同步調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和所述單相逆變器的輸出電壓計(jì)算 得到功率調(diào)節(jié)信號(hào)；
[0008] 虛擬電壓相位計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述有功功率值和所述功率調(diào)節(jié)信號(hào)的和，計(jì) 算得到虛擬電壓相位；
[0009] 虛擬電壓幅值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述無功功率值計(jì)算得到虛擬電壓幅值；
[0010] 虛擬電壓合成模塊，用于根據(jù)所述虛擬電壓相位和所述虛擬電壓幅值合成虛擬電 壓；
[0011] 調(diào)制模塊，用于根據(jù)所述虛擬電壓、所述LC濾波電路中的濾波電感電流和載波電 壓產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)，用于控制所述單相逆變器。
[0012] 進(jìn)一步的，所述虛擬功率計(jì)算模塊具體包括：
[0013] 虛擬有功功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述虛擬電壓合成模塊合成的虛擬電壓和所述 LC濾波電路中的濾波電感電流計(jì)算得到虛擬有功功率；其中，口。= ?iuP。表示虛擬有功 功率，v1?表示虛擬電壓，i^表示濾波電感電流；
[0014] 虛擬有功功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述虛擬電壓合成模塊合成的虛擬電壓和所述 LC濾波電路中的濾波電感電流計(jì)算得到虛擬無功功率；其中，。。=? (_j) ?ipq。表示虛 擬無功功率。
[0015] 進(jìn)一步的，所述功率轉(zhuǎn)換模塊具體包括：
[0016] 有功功率指令值計(jì)算單元，用于根據(jù)單相逆變器頻率-有功下垂曲線計(jì)算得到有 功功率指令值；其中，PMf=(f#-f) ?kf，PMf表示有功功率指令值，f#表示所述單相逆變器 頻率-有功下垂曲線中的最大頻率，f表示單相逆變器輸出的實(shí)際頻率，1^表示頻率-有功 下垂系數(shù)；
[0017] 無功功率指令值計(jì)算單元，用于根據(jù)單相逆變器電壓-無功下垂曲線計(jì)算得到無 功功率指令值；其中，QMf= (V#-V) ?kv，QMf表示無功功率指令值，V#表示所述單相逆變器 電壓-無功下垂曲線中的最大電壓，V表示單相逆變器輸出的實(shí)際電壓，<表示電壓-無功 下垂系數(shù)；
[0018] 功率轉(zhuǎn)換計(jì)算單元，用于根據(jù)所述單相逆變器的虛擬輸出阻抗、所述濾波電感感 抗、所述有功功率指令值和所述無功功率指令值，將所述虛擬有功功率和虛擬無功功率轉(zhuǎn) 換為有功功率值和無功功率值；其中，
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種單相逆變器控制系統(tǒng)，包括依次連接的電源、單相逆變器主電路、LC濾波電路、 負(fù)載和用于并網(wǎng)的帶有開關(guān)的電網(wǎng)，其特征在于，還包括： 虛擬功率計(jì)算模塊，用于根據(jù)虛擬電壓合成模塊合成的虛擬電壓和所述LC濾波電路 中的濾波電感電流計(jì)算得到虛擬有功功率和虛擬無功功率； 功率轉(zhuǎn)換模塊，用于計(jì)算有功功率指令值和無功功率指令值，并根據(jù)所述單相逆變器 的虛擬輸出阻抗、濾波電感感抗、所述有功功率指令值和所述無功功率指令值，將所述虛擬 有功功率和虛擬無功功率轉(zhuǎn)換為有功功率值和無功功率值； 相位同步調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和所述單相逆變器的輸出電壓計(jì)算得到 功率調(diào)節(jié)信號(hào)； 虛擬電壓相位計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述有功功率值和所述功率調(diào)節(jié)信號(hào)的和，計(jì)算得 到虛擬電壓相位； 虛擬電壓幅值計(jì)算模塊，用于根據(jù)所述無功功率值計(jì)算得到虛擬電壓幅值； 虛擬電壓合成模塊，用于根據(jù)所述虛擬電壓相位和所述虛擬電壓幅值合成虛擬電壓； 調(diào)制模塊，用于根據(jù)所述虛擬電壓、所述LC濾波電路中的濾波電感電流和載波電壓產(chǎn) 生脈沖控制信號(hào)，用于控制所述單相逆變器。
2. 如權(quán)利要求1所述的單相逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬功率計(jì)算模塊具 體包括： 虛擬有功功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述虛擬電壓合成模塊合成的虛擬電壓和所述LC濾波電路中的濾波電感電流計(jì)算得到虛擬有功功率；其中，口。=v^ ?iyp。表示虛擬有功功 率，\表示虛擬電壓，U表示濾波電感電流； 虛擬有功功率計(jì)算單元，用于根據(jù)所述虛擬電壓合成模塊合成的虛擬電壓和所述LC濾波電路中的濾波電感電流計(jì)算得到虛擬無功功率；其中，9。= ? (_j) ?iyq。表示虛擬 無功功率。
3. 如權(quán)利要求2所述的單相逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述功率轉(zhuǎn)換模塊具體包 括： 有功功率指令值計(jì)算單元，用于根據(jù)單相逆變器頻率-有功下垂曲線計(jì)算得到有功功 率指令值；其中，PMf=(f#_f) ?kf，PMf表示有功功率指令值，f#表示所述單相逆變器頻 率-有功下垂曲線中的最大頻率，f表示單相逆變器輸出的實(shí)際頻率，1^表示頻率-有功下 垂系數(shù)； 無功功率指令值計(jì)算單元，用于根據(jù)單相逆變器電壓-無功下垂曲線計(jì)算得到無功功 率指令值；其中，QMf= (V#-V) ?kv，QMf表示無功功率指令值，￥#表示所述單相逆變器電 壓-無功下垂曲線中的最大電壓，V表示單相逆變器輸出的實(shí)際電壓，<表示電壓-無功下 垂系數(shù)； 功率轉(zhuǎn)換計(jì)算單元，用于根據(jù)所述單相逆變器的虛擬輸出阻抗、所述濾波電感感抗、所 述有功功率指令值和所述無功功率指令值，將所述虛擬有功功率和虛擬無功功率轉(zhuǎn)換為有 功功率值和無功功率值；其中，
其中，P'表示有功功率值，Q'表示無功功率值，其中R表示單相逆變器的虛擬輸出阻 抗，X= ?L表示濾波電感感抗，Z=R+j?X。
4. 如權(quán)利要求3所述的單相逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述相位同步調(diào)節(jié)模塊具 體用于根據(jù)所述電網(wǎng)的電壓和所述單相逆變器的輸出電壓計(jì)算得到功率調(diào)節(jié)信號(hào)；其中，
其中，AP表示功率調(diào)節(jié)信號(hào)，eg表示電網(wǎng)的電壓，v。表示單相逆變器的輸出電壓，& 表示相位調(diào)整系數(shù)，《。表示所述LC濾波電路的轉(zhuǎn)折頻率。
5. 如權(quán)利要求4所述的單相逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬電壓相位計(jì)算模 塊具體用于根據(jù)所述有功功率值和所述功率調(diào)節(jié)信號(hào)的和，計(jì)算得到虛擬電壓相位；其中，
其中，0表示虛擬電壓相位，P#=P' +AP，ku、kp分別為角頻率調(diào)節(jié)系數(shù)和有功調(diào)節(jié) 系數(shù)，為電網(wǎng)角頻率。
6. 如權(quán)利要求5所述的單相逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬電壓幅值計(jì)算模 塊具體用于根據(jù)所述無功功率值計(jì)算得到虛擬電壓幅值；其中，
其中，V表示虛擬電壓幅值，kq表示無功調(diào)節(jié)系數(shù)。
7. 如權(quán)利要求6所述的單相逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述虛擬電壓合成模塊具 體用于根據(jù)所述虛擬電壓相位和所述虛擬電壓幅值合成虛擬電壓；其中，V?siW0 )， \表示虛擬電壓。
8. 如權(quán)利要求7所述的單相逆變器控制系統(tǒng)，其特征在于，所述調(diào)制模塊具體包括： 調(diào)制信號(hào)計(jì)算單元，用于根據(jù)所述虛擬電壓、所述LC濾波電路中的濾波電感電流產(chǎn)生 調(diào)制信號(hào)；其中，vm=v ?R，vm表示調(diào)制信號(hào)電壓； 控制單元，用于根據(jù)所述調(diào)制信號(hào)電壓對載波電壓進(jìn)行脈寬調(diào)制，從而產(chǎn)生脈沖控制 信號(hào)，控制控制所述單相逆變器的開關(guān)。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種單相逆變器控制系統(tǒng)，包括依次連接的電源、單相逆變器主電路、LC濾波電路、負(fù)載和用于并網(wǎng)的帶有開關(guān)的電網(wǎng)，還包括：虛擬功率計(jì)算模塊，功率轉(zhuǎn)換模塊，相位同步調(diào)節(jié)模塊，虛擬電壓相位計(jì)算模塊，虛擬電壓合成模塊，調(diào)制模塊，用于根據(jù)虛擬電壓合成模塊合成的虛擬電壓、所述LC濾波電路中的濾波電感電流和載波電壓產(chǎn)生脈沖控制信號(hào)，用于控制所述單相逆變器。發(fā)明其適用于分布式電源與微電網(wǎng)領(lǐng)域，并且提供了與配電網(wǎng)及微電網(wǎng)的同步機(jī)制。
【IPC分類】H02M7-48
【公開號(hào)】CN104578860
【申請?zhí)枴緾N201510059494
【發(fā)明人】韋徵, 王彤, 宋飛, 袁鷹
【申請人】南京南瑞太陽能科技有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2015年2月4日