一種單相電壓源型逆變電源的并網方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電壓源型單相逆變電源與公共電網的并網方法。本發(fā)明提出的并網方法，包括逆變電源和單相公共電網電壓相位正交信號形成環(huán)節(jié)、逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)和并網條件判定環(huán)節(jié)構成。電壓相位正交信號形成環(huán)節(jié)通過鎖相技術形成電壓相位的正弦值和余弦值；逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)主要用來使逆變電源參考信號的三要素(幅值、相位、頻率)跟隨公共電源的三要素變化；并網條件判定環(huán)節(jié)則主要用來分析電壓源型逆變電源是否具備與公共電網進行并網的條件。本發(fā)明公開的一種電壓源型單相逆變電源與公共電網的并網方法，解決了單相電壓源型逆變電源難以與公共電網并網的問題，且具有各環(huán)節(jié)實行算法簡單的特點。
【專利說明】一種單相電壓源型逆變電源的并網方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，特別涉及電力系統(tǒng)中單相電壓型逆變電源與單相公用電網的并網方法。
【背景技術】
[0002]隨著各類型新能源的發(fā)電技術難題被逐漸攻破，由多種新能源構成的多能源互補性微電網得到廣泛地應用。在這一類型的微電網中，一般是通過逆變電路(多為電流型逆變電路)將不同種類新能源產生的電能送入微電網中。而電流型逆變電路穩(wěn)定工作的前提條件是必須有大而穩(wěn)定的主電網，顯然微電網很難具備該條件。由于電壓型逆變電源所具有的工作獨立性和相互支持性等特性，非常適合微電網這種特殊的電網形式。在逆變電源與公共電網并網時必須保證微電網電壓和大電網電壓大小相等、頻率相同。目前大多研究集中在對三相電流源型逆變電路與公用電網并網上，對三相電壓源型逆變電路與公用電網并網則很少研究，至于單相電壓源型逆變電路與單相公用電網并網技術則幾乎無相關文獻和專利進行論述。為解決這一問題，本發(fā)明提出了一種只對需電壓進行采樣的新型單相電壓源逆變電源的并網實現方法并網方法，該法控制算法簡單，易于實現，能很好地解決單相電壓源逆變電源與單相公共單位并聯的問題。
【發(fā)明內容】
[0003]本發(fā)明的目的在于考慮如何實現單相電壓源型逆變電源與單相公共電網有效的并網，針對這一問題提出了一種單相電壓源型逆變電源的并網方法。本發(fā)明提出的并網方法，具有速度快，穩(wěn)定性強，動態(tài)性好、實現簡單的特點，具有良好的工程應用價值。
[0004]本發(fā)明目的通過以下技術方案予以實現:
[0005](I) 一種單相電壓源型逆變電源的并網方法主要包括逆變電源和單相公共電網電壓相位正交信號形成環(huán)節(jié)、逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)、并網條件判定環(huán)節(jié)，其中相位正交信號形成環(huán)節(jié)是通過鎖相技術形成逆變電源和單相公共電網相位的正弦和余弦值；逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)是在通過幅值調節(jié)器和相位調節(jié)器分別得到逆變電源給定信號的幅值和相位基礎上，并結合單相公共電網額定頻率范圍，采用正弦參考信號的“三要素”生成方法，來共同作用形成逆變電源參考信號；并網條件判定環(huán)節(jié)是通過比較由相位調節(jié)器和幅值調節(jié)器的輸入信號與設定值的大小，待兩者的誤差值在規(guī)定的范圍內時，發(fā)出相關指令閉合合閘開關；
[0006](2)通過通用的鎖相技術獲得逆變電源和單相公共電網電壓頻率信號后，對頻率信號進行積分以得到逆變電源和單相公共電網電壓相位信號，再通過對相位信號進行正弦和余弦的運算獲得電壓相位正交信號；
[0007](3)逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)主要由幅值調節(jié)器和相位調節(jié)器組成，其中幅值調節(jié)器主要由幅值檢測、低通濾波器、PI控制器、開環(huán)增益和減法器組成，低通濾波器與幅值檢測環(huán)節(jié)相連接，PI控制器與開環(huán)增益連接，開環(huán)增益與減法器負端相連，減法器的正端與單相公共電網的額定電壓(常數，311V)相連，減法器的輸出端為單相電壓源型逆變電源電壓幅值的給定值；相位調節(jié)器主要由乘法器、PI控制器、開環(huán)增益、減法器、積分器和正弦運算環(huán)節(jié)組成，乘法器與相位正交信號形成環(huán)節(jié)相連接，PI控制器與第一減法器的輸出連接，PI控制器的輸出與開環(huán)增益連接，開環(huán)增益與第二減法器負端相連，減法器的正端與單相公共電網的額定頻率(常數，50Hz)相連，第二減法器輸出端與積分器相連，積分器的輸出與正弦運算環(huán)節(jié)相連，正弦運算環(huán)節(jié)輸出為單相電壓源型逆變電源電壓相位的給定值；
[0008](4)待電壓型逆變電路參考信號生成后，可通過SPWM技術形成驅動脈沖驅動逆變電路中的逆變電路開關管，并通過濾波器輸出正弦信號；
[0009](5)通過比較由相位調節(jié)器和幅值調節(jié)器的輸入信號與設定值的大小，待兩者的誤差值在規(guī)定的范圍內時，發(fā)出相關指令閉合合閘開關。
[0010]本發(fā)明與現有技術相比的優(yōu)點在于:
[0011](I)通過相位正交信號形成環(huán)節(jié)生成三相交流電路特有正交的正弦和余弦信號；
[0012](2)能方便實現單相電壓型逆變電路輸出電壓幅值和相位的調節(jié)；
[0013](3)并網后逆變器的輸出電壓幅值和相位完全由單相公共電網決定，實現了一種邏輯上的主從結構；
[0014](4)單相逆變電路與單相公共電網解列時，單相電壓源型逆變器的輸出電壓幅值和相位完全自主決定，主動恢復與單相公共電網的對等結構；
[0015](5)具有速度快，穩(wěn)定性強，動態(tài)性好、實現簡單的特點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為單相電壓源型逆變電路參考信號生成環(huán)節(jié)結構圖
[0017]圖2為幅值調節(jié)器具體結構圖
[0018]圖3為相位調節(jié)器具體結構圖
【具體實施方式】
[0019]1、采樣出來的逆變電源和電網的電壓送入幅值和相位檢測電路，其輸出分別為幅值和相位信號；
[0020]2、將得到的信號分別送入幅值和相位控制電路進行處理，得到頻率信號和幅值信號;
[0021]3、將頻率信號和幅值信號分別與給定頻率和電壓值作差，并且頻率進行積分處理，分別得到相位參考信號和幅值參考信號；
[0022]4、將得到的兩個信號進行正弦合成處理得到參考輸入電壓信號，由此構成逆變電源的參考輸入電壓；
[0023]5、待電壓型逆變電路參考信號生成后，可通過SPWM技術形成驅動脈沖驅動逆變電路中的逆變電路開關管，并通過濾波器輸出正弦信號；
[0024]6、通過比較由相位調節(jié)器和幅值調節(jié)器的輸入信號與設定值的大小，待兩者的誤差值在規(guī)定的范圍內時，發(fā)出相關指令閉合合閘開關。
[0025]7、合閘開關閉合后，即并網過程完成。[0026]以上所述，僅是本發(fā)明的較好的應用實例而已，并非對本發(fā)明做任何限制。任何熟悉本專業(yè)的技術人員，利用上述的應用過程及技術內容作出部分改動或修飾為等同變化的等效實例，但凡未脫離本發(fā)明的技術方案的內容，依據本發(fā)明的技術實質對以上實例進行簡單修改、等同變化或修飾，仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。
【權利要求】
1.一種單相電壓源型逆變電源的并網方法，其特征在于它包括逆變電源和單相公共電網電壓相位正交信號形成環(huán)節(jié)、逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)、并網條件判定環(huán)節(jié)，其中相位正交信號形成環(huán)節(jié)是通過鎖相技術形成逆變電源和單相公共電網相位的正弦和余弦值；逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)是在通過幅值調節(jié)器和相位調節(jié)器分別得到逆變電源給定信號的幅值和相位基礎上，并結合單相公共電網額定頻率范圍，采用正弦參考信號的“三要素”生成方法，來共同作用形成逆變電源參考信號；并網條件判定環(huán)節(jié)是通過比較由相位調節(jié)器和幅值調節(jié)器的輸入信號與設定值的大小，待兩者的誤差值在規(guī)定的范圍內時，發(fā)出相關指令閉合合閘開關。
2.根據權利要求1所述的一種單相電壓源型逆變電源的并網方法，其相位正交信號形成環(huán)節(jié)的特征在于通過通用的鎖相技術獲得逆變電源和單相公共電網電壓頻率信號后，對頻率信號進行積分以得到逆變電源和單相公共電網電壓相位信號，再通過對相位信號進行正弦和余弦的運算獲得電壓相位正交信號。
3.根據權利要求1所述的一種單相電壓源型逆變電源的并網方法，其逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)的特征在于該環(huán)節(jié)主要由幅值調節(jié)器和相位調節(jié)器組成，其中幅值調節(jié)器主要由幅值檢測、低通濾波器、PI控制器、開環(huán)增益和減法器組成，低通濾波器與幅值檢測環(huán)節(jié)相連接，PI控制器與開環(huán)增益連接，開環(huán)增益與減法器負端相連，減法器的正端與單相公共電網的額定電壓(常數，311V)相連，減法器的輸出端為單相電壓源型逆變電源電壓幅值的給定值；相位調節(jié)器主要由乘法器、PI控制器、開環(huán)增益、減法器、積分器和正弦運算環(huán)節(jié)組成，乘法器與相位正交信號形成環(huán)節(jié)相連接，PI控制器與第一減法器的輸出連接，PI控制器的輸出與開環(huán)增益連接，開環(huán)增益與第二減法器負端相連，減法器的正端與單相公共電網的額定頻率(常數，50Hz)相連，第二減法器輸出端與積分器相連，積分器的輸出與正弦運算環(huán)節(jié)相連，正弦運算環(huán)節(jié)輸出為單相電壓源型逆變電源電壓相位的給定值。
【文檔編號】H02J3/40GK103956776SQ201310552638
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權日:2013年11月5日
【發(fā)明者】唐雄民, 宋修奎, 章云, 王北寧 申請人:廣東工業(yè)大學