一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的系統(tǒng)。
【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(kuò)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)域研究的重點(diǎn)。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(yùn)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(yùn)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(yùn)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(diǎn)，此時如果使用虛擬阻抗技術(shù)，就無法很好實(shí)時的抑制多逆變器之間的輸出功率不平衡、實(shí)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。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對上述問題，本實(shí)用新型提供一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的系統(tǒng)，采用前饋控制，依據(jù)擾動信號直接對被控制量進(jìn)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(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0007]—種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的系統(tǒng)，其特征在于，包括CPU以及分別與CPU相連的、設(shè)置在配電網(wǎng)側(cè)的三相電壓采集裝置、設(shè)置在第一并網(wǎng)逆變器交流側(cè)的第一三相電流采樣裝置、設(shè)置在第二并網(wǎng)逆變器交流側(cè)的第二三相電流采樣裝置和設(shè)置在三相并網(wǎng)逆變器直流母線側(cè)的電壓采樣裝置，所述三相電壓采集裝置和CPU之間還設(shè)置有鎖相環(huán)，所述CPU與四個PI控制器相連，每兩個PI控制器順次與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器、SVPWM模塊相連，兩個SVPWM模塊分別與兩個并網(wǎng)逆變器相連。
[0008]優(yōu)選，所述三相電壓采集裝置和電壓采樣裝置均是霍爾電壓傳感器。
[0009]優(yōu)選，所述第一三相電流采樣裝置和第二三相電流采樣裝置均是霍爾電流傳感器。
[0010]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，而本實(shí)用新型采用前饋控制恰恰克服了此缺點(diǎn)，依據(jù)擾動信號直接對被控制量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，調(diào)節(jié)控制快速性好。
[0011]與當(dāng)前現(xiàn)有的控制系統(tǒng)相比，有以下優(yōu)點(diǎn):
[0012]I)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(shí)現(xiàn)。
[0013]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(qiáng)。
[0014]3)在新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)中，增加了系統(tǒng)接入容量，促進(jìn)分布式發(fā)電模塊化的進(jìn)程，減小系統(tǒng)的損耗。
[0015]本實(shí)用新型的有益效果是:采用前饋控制，依據(jù)擾動信號直接對被控制量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，使得輸出功率達(dá)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】
[0016]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；
[0017]圖2是本實(shí)用新型一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對本實(shí)用新型技術(shù)方案作進(jìn)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實(shí)用新型并能予以實(shí)施，但所舉實(shí)施例不作為對本實(shí)用新型的限定。
[0019]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，兩個三相并網(wǎng)逆變器分別為第一并網(wǎng)逆變器和第二并網(wǎng)逆變器。
[0020]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)。圖1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(shí)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C1，兩組并網(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’ U1。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。R1, R2為濾波電感的等效阻抗，e a, eb, e。為三相配電網(wǎng)的A，B, C相。
[0021]針對三相系統(tǒng)的a相(b，c相的分析類似)進(jìn)行分析，本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中兩個逆變器的環(huán)路通路分別為:
[0022]loopl:A-Ula-Tn-P-N-T41-Ulb-eb-0-A
[0023]loop2:A-Ula-Tn-P-N-T42-U2b-eb-0-A
[0024]loop3:A-U2a-T12-P_N-T41-Ulb-eb-0-A
[0025]loop4:A-U2a-T12-P_N-T42-U2b-eb-0-A
[0026]四個回路可能會導(dǎo)致交流側(cè)輸出功率不平衡，出力特性不同，導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定，損壞器件。
[0027]如圖2所示，一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的系統(tǒng)，包括CPU以及分別與CPU相連的第一三相電流采樣裝置、第二三相電流采樣裝置、電壓采樣裝置，三相電壓采集裝置的輸出端通過鎖相環(huán)與CPU相連，其中，第一三相電流采樣裝置設(shè)置在第一并網(wǎng)逆變器的交流側(cè)，第二三相電流采樣裝置設(shè)置在第二并網(wǎng)逆變器的交流側(cè)，電壓采樣裝置設(shè)置在三相并網(wǎng)逆變器的直流母線側(cè)，三相電壓采集裝置設(shè)置在配電網(wǎng)側(cè)，將配電網(wǎng)側(cè)三相電壓經(jīng)過鎖相環(huán)處理可得到電壓幅值及配電網(wǎng)相角。
[0028]優(yōu)選，所述三相電壓采集裝置和電壓采樣裝置均是霍爾電壓傳感器。所述第一三相電流采樣裝置和第二三相電流采樣裝置均是霍爾電流傳感器。
[0029]所述CPU與四個PI控制器相連，四個PI控制器被分成兩兩一組，每組的兩個PI控制器輸出端與一個坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器相連，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器與SVPWM(Space Vector Pulse WidthModulat1n，空間矢量脈寬調(diào)制)模塊相連，兩個SVPWM模塊分別與兩個并網(wǎng)逆變器相連，即一個SVPWM模塊與第一并網(wǎng)逆變器相連，一個SVPWM模塊與第二并網(wǎng)逆變器相連。
[0030]該系統(tǒng)通過霍爾傳感器分別檢測每個逆變器輸出并網(wǎng)電流ila，ilb, ilc,i2a, i2b, i2。、直流側(cè)電壓Ud。以及三相電網(wǎng)的電壓U a, Ub, U。。定義兩個并網(wǎng)逆變器的之間通路的電流為ih(具體包括每相的iha，ihb.1hc)，則2ihx= I i ix-12x (x = a, b, c)。通過兩個逆變器輸出的交流側(cè)三相電流計算出通路電流，經(jīng)過三相坐標(biāo)系到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)坐標(biāo)系通路電流的值作為前饋擾動，從而來補(bǔ)償通路電流帶來的輸出功率不平衡對系統(tǒng)的影響，使得輸出功率達(dá)到平衡的作用。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。
[0031]本實(shí)用新型通過SVPWM模塊進(jìn)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，從而對兩個三相并網(wǎng)逆變器交流的輸出電流進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)均流，抑制系統(tǒng)的輸出功率不平衡。
[0032]需說明的是，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器(或坐標(biāo)轉(zhuǎn)換裝置)與SVPWM模塊均是現(xiàn)有技術(shù)，在此不再贅述。
[0033]與現(xiàn)有的反饋控制系統(tǒng)相比:
[0034]I)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(shí)現(xiàn)。
[0035]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(qiáng)。
[0036]3)在新型城鎮(zhèn)配電網(wǎng)中，增加了系統(tǒng)接入容量，促進(jìn)分布式發(fā)電模塊化的進(jìn)程，減小系統(tǒng)的損耗。
[0037]以上僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本實(shí)用新型的專利范圍，凡是利用本實(shí)用新型說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或者等效流程變換，或者直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本實(shí)用新型的專利保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的系統(tǒng)，其特征在于，包括CPU以及分別與CPU相連的、設(shè)置在配電網(wǎng)側(cè)的三相電壓采集裝置、設(shè)置在第一并網(wǎng)逆變器交流側(cè)的第一三相電流采樣裝置、設(shè)置在第二并網(wǎng)逆變器交流側(cè)的第二三相電流采樣裝置和設(shè)置在三相并網(wǎng)逆變器直流母線側(cè)的電壓采樣裝置，所述三相電壓采集裝置和CPU之間還設(shè)置有鎖相環(huán)，所述CPU與四個PI控制器相連，每兩個PI控制器順次與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器、SVPWM模塊相連，兩個SVPWM模塊分別與兩個并網(wǎng)逆變器相連。
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)輸出功率不平衡的系統(tǒng)，其特征在于，所述三相電壓采集裝置和電壓采樣裝置均是霍爾電壓傳感器。
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)輸出功率不平衡的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一三相電流采樣裝置和第二三相電流采樣裝置均是霍爾電流傳感器。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種抑制逆變器并聯(lián)系統(tǒng)輸出功率不平衡的系統(tǒng)，包括CPU以及分別與CPU相連的、設(shè)置在配電網(wǎng)側(cè)的三相電壓采集裝置、設(shè)置在第一并網(wǎng)逆變器交流側(cè)的第一三相電流采樣裝置、設(shè)置在第二并網(wǎng)逆變器交流側(cè)的第二三相電流采樣裝置和設(shè)置在三相并網(wǎng)逆變器直流母線側(cè)的電壓采樣裝置，所述三相電壓采集裝置和CPU之間還設(shè)置有鎖相環(huán)，所述CPU與四個PI控制器相連，每兩個PI控制器順次與坐標(biāo)轉(zhuǎn)換器、SVPWM模塊相連，兩個SVPWM模塊分別與兩個并網(wǎng)逆變器相連。采用前饋控制，依據(jù)擾動信號直接對被控制量進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，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(qiáng)。
【IPC分類】H02M7-493
【公開號】CN204304826
【申請?zhí)枴緾N201520028853
【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