一種三相雙模式逆變器的穩(wěn)態(tài)控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種三相雙模式逆變器的穩(wěn)態(tài)控制方法，離網(wǎng)模式穩(wěn)態(tài)控制由外環(huán)功率下垂控制、電壓前饋的準諧振控制以及電流內(nèi)環(huán)無差拍控制構(gòu)成，加快了逆變器的響應(yīng)速度，抑制了微電網(wǎng)負荷波動的影響；并網(wǎng)模式穩(wěn)態(tài)控制在離網(wǎng)模式穩(wěn)態(tài)控制的基礎(chǔ)上，通過引入相位超前控制到功率下垂控制環(huán)節(jié)中，使得逆變器的輸出電壓始終略超前于電網(wǎng)電壓，避免了逆變器因相位誤差造成的能量倒灌現(xiàn)象，實現(xiàn)了并網(wǎng)模式下的穩(wěn)定可靠運行。本發(fā)明可廣泛應(yīng)用在微電網(wǎng)控制系統(tǒng)中，尤其適合大功率微電網(wǎng)系統(tǒng)。
【專利說明】一種三相雙模式逆變器的穩(wěn)態(tài)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微電網(wǎng)分布式發(fā)電領(lǐng)域，特別是一種三相雙模式逆變器的穩(wěn)態(tài)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通過微電網(wǎng)接納與利用分布式電源(光伏、風力、燃料電池等)是解決當前能源危機與環(huán)境惡化的有效途徑，微電網(wǎng)中逆變器作為分布式電源與微電網(wǎng)的接口，將分布式能源轉(zhuǎn)變成高質(zhì)量的電能，因此研究適合微電網(wǎng)運行的逆變器意義重大。現(xiàn)有研究主要集中在逆變器單獨工作在并網(wǎng)模式或離網(wǎng)(孤島)模式下的控制方法，但對于能夠在并網(wǎng)、離網(wǎng)雙模式下工作的逆變器，及其相應(yīng)的平滑切換控制的研究尚不完善。
[0003]在一個高度靈活的微電網(wǎng)中，逆變器應(yīng)該具備同時向本地負載和電網(wǎng)提供電能的能力，且在異常情況下，逆變器能夠斷開與電網(wǎng)的連接，直接向本地負載供電。并網(wǎng)切換時，由于微源與電網(wǎng)不能嚴格同步，以及控制方案存在差異，會產(chǎn)生瞬間的過壓或過流；離網(wǎng)切換時，由于晶閘管(SCR)或固態(tài)繼電器(SSR)三相不能同時關(guān)斷，引起電壓或電流不平衡，使得有功或無功功率加大波動，最終導致直流側(cè)電壓不能穩(wěn)定。這些均影響負載正常工作，破壞了供電的可靠性和穩(wěn)定性?，F(xiàn)有的雙模式逆變器通常在并網(wǎng)模式采用P/Q控制，在離網(wǎng)模式采用V/f控制。雖然采取了過渡控制，在切換過程中抑制了逆變器輸出電流沖擊，但其往往只關(guān)注逆變器的輸出電壓、電流以及功率的波動，沒有兼顧減小入網(wǎng)電流沖擊。而并網(wǎng)和離網(wǎng)模式下的下垂控制，能夠?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)控制，保證負載和功率的均分。但對于其雙模式的切換控制，卻只能依賴以往已有的平滑切換方式，不能根據(jù)下垂控制的特性進行平滑切換，缺乏針對性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種三相雙模式逆變器的穩(wěn)態(tài)控制方法，克服現(xiàn)有雙模式逆變器控制的缺點，解決微電網(wǎng)中逆變器在并網(wǎng)模式下，因相位誤差出現(xiàn)的能量倒灌現(xiàn)象，保證系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種三相雙模式逆變器的穩(wěn)態(tài)控制方法，適用于微電網(wǎng)雙模式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)雙模式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)包括多個雙模式逆變器、并/離網(wǎng)開關(guān)、三相電網(wǎng)和逆變控制電路；所述雙模式逆變器包括直流儲能電容、三相逆變電路、逆變控制電路、LC濾波電路，所述直流儲能電容、三相逆變電路、LC濾波電路依次連接，所述LC濾波電路與線路阻抗連接，所述線路阻抗通過交流母線與并/離網(wǎng)開關(guān)連接，所述并/離網(wǎng)開關(guān)接入三相電網(wǎng)；所述逆變控制電路包括采樣調(diào)理電路、鎖相環(huán)電路、控制器、驅(qū)動保護電路；所述采樣調(diào)理電路輸入端與所述LC濾波電路連接；所述控制器與所述驅(qū)動保護電路輸入端、采樣調(diào)理電路輸出端、鎖相環(huán)電路輸出端連接；所述鎖相環(huán)電路輸入端與所述交流母線連接；該方法包括離網(wǎng)模式穩(wěn)態(tài)控制方法和并網(wǎng)模式穩(wěn)態(tài)控制方法；[0006]所述離網(wǎng)模式穩(wěn)態(tài)控制方法為:
[0007]I)在每個采樣周期的起始點，采樣調(diào)理電路對三相電網(wǎng)電壓Usa、直流儲能電容電壓ud。、LC濾波電路電容電壓uM、ιιΛ、ιι。。、線路電流iM、iob> i。。、入網(wǎng)電流isa、isb、isc分別進行采樣，然后將采樣數(shù)據(jù)送給控制器進行處理，計算各采樣值的有效值，并將LC濾波電路電容電壓^^吣^和線路電流^^吣^分別轉(zhuǎn)換為在α β坐標下的LC濾波電路電容電壓U。。、Utje和線路電流i。。、io0 ；
[0008]2)將LC濾波電路電容電壓uM、U()b、u。。與線路電流分別相乘，得到雙模式逆變器的有功功率P和無功功率Q ；
[0009]3)對雙模式逆變器輸出電壓幅值參考值U'角頻率參考值ω*、有功功率參考值P'無功功率參考值Q%以及上述有功功率平P、無功功率Q進行下垂控制運算，得到雙模式逆變器的輸出電壓幅值U。和角頻率ω。；其中，并網(wǎng)模式下，ω'U*為電網(wǎng)電壓角頻率和幅值的實時值，根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化而變化；離網(wǎng)模式下，ω'υ*為設(shè)定值；
[0010]4)由雙模式逆變器輸出電壓有效值U。、角頻率ω。，以及電壓輸出相位供，合成
α β坐標下的參考電壓 uMfa、uMfe，其中t為采樣時間:
[0011]
【權(quán)利要求】
1.一種三相雙模式逆變器的穩(wěn)態(tài)控制方法，適用于微電網(wǎng)雙模式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)，所述微電網(wǎng)雙模式逆變器并聯(lián)系統(tǒng)包括多個雙模式逆變器、并/離網(wǎng)開關(guān)、三相電網(wǎng)和逆變控制電路；所述雙模式逆變器包括直流儲能電容、三相逆變電路、逆變控制電路、LC濾波電路，所述直流儲能電容、三相逆變電路、LC濾波電路依次連接，所述LC濾波電路與線路阻抗連接，所述線路阻抗通過交流母線與并/離網(wǎng)開關(guān)連接，所述并/離網(wǎng)開關(guān)接入三相電網(wǎng)；所述逆變控制電路包括采樣調(diào)理電路、鎖相環(huán)電路、控制器、驅(qū)動保護電路；所述采樣調(diào)理電路輸入端與 所述LC濾波電路連接；所述控制器與所述驅(qū)動保護電路輸入端、采樣調(diào)理電路輸出端、鎖相環(huán)電路輸出端連接；所述鎖相環(huán)電路輸入端與所述交流母線連接；其特征在于，該方法包括離網(wǎng)模式穩(wěn)態(tài)控制方法和并網(wǎng)模式穩(wěn)態(tài)控制方法； 所述離網(wǎng)模式穩(wěn)態(tài)控制方法為: 1)在每個采樣周期的起始點，采樣調(diào)理電路對三相電網(wǎng)電壓Usa、直流儲能電容電壓udc> LC濾波電路電容電壓uM、uob> u。。、線路電流iM、iob> i。。、入網(wǎng)電流isa、isb、isc分別進行采樣，然后將采樣數(shù)據(jù)送給控制器進行處理，計算各采樣值的有效值，并將LC濾波電路電容電壓^^吣^和線路電流^^吣^分別轉(zhuǎn)換為在α β坐標下的LC濾波電路電容電壓U。。、Utje和線路電流i。。、io0 ； 2)將LC濾波電路電容電壓uM、U()b、u。。與線路電流分別相乘，得到雙模式逆變器的有功功率P和無功功率Q ； 3)對雙模式逆變器輸出電壓幅值參考值U'角頻率參考值ω*、有功功率參考值P'無功功率參考值Q%以及上述有功功率平P、無功功率Q進行下垂控制運算，得到雙模式逆變器的輸出電壓幅值U。和角頻率ω。；其中，并網(wǎng)模式下，ω'U*為電網(wǎng)電壓角頻率和幅值的實時值，根據(jù)電網(wǎng)電壓的變化而變化；離網(wǎng)模式下，ω'υ*為設(shè)定值； 4)由雙模式逆變器輸出電壓有效值U。、角頻率ω。，以及電壓輸出相位:供，合成αβ坐標下的參考電壓uMfa、uMfe，其中t為采樣時間:
【文檔編號】H02J3/38GK103944190SQ201410181861
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月30日
【發(fā)明者】羅安, 陳燕東, 王明玥, 黃媛, 周樂明, 陳智勇, 李明飛, 王華軍, 李鳴慎 申請人:湖南大學, 長沙博立電氣有限公司