本發(fā)明涉及微電網(wǎng)及儲能運行領(lǐng)域，尤其涉及一種并聯(lián)儲能逆變器的軟啟動運行系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

以分布式發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ)，集分布式電源、儲能單元和可控負荷于一體的微網(wǎng)，是未來智能電網(wǎng)建設(shè)的重要組成部分。微網(wǎng)與大電網(wǎng)之間通過協(xié)調(diào)控制，可以并網(wǎng)和孤島兩種模式運行。隨著微網(wǎng)系統(tǒng)的興起，出現(xiàn)了不同構(gòu)成形式的儲能發(fā)電系統(tǒng)，例如光儲發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)儲發(fā)電系統(tǒng)、風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)以及風(fēng)光儲混合發(fā)電系統(tǒng)等。儲能單元中作為微網(wǎng)中必不可少的環(huán)節(jié)，可以保證分布式供電的均衡性和連續(xù)性以及降低突發(fā)事件對系統(tǒng)的影響，在提高新能源發(fā)電并網(wǎng)性能、改善供電電能質(zhì)量、平衡發(fā)電功率與負荷需求、提高電能利用效率、降低系統(tǒng)動態(tài)變化等方面起著重要的作用。在孤島模式下，儲能單元中的逆變器通過并聯(lián)的方式共同為微網(wǎng)系統(tǒng)中的負載供電。

目前在微網(wǎng)孤島模式下，儲能離網(wǎng)逆變器的并聯(lián)研究主要偏重于并聯(lián)控制算法及提高微網(wǎng)儲能逆變器的可靠性上，對于儲能逆變器離網(wǎng)并機運行時文獻都沒有提及軟啟動環(huán)節(jié)。微網(wǎng)系統(tǒng)中孤島模式下一般都有多臺儲能逆變器并聯(lián)共同給負載提供電能，傳統(tǒng)的下垂控制算法無法保證多臺并聯(lián)的儲能逆變器在軟啟動的過程中實現(xiàn)并機。由于儲能逆變器和負載容量分布式不確定，傳統(tǒng)的做法是多臺并聯(lián)儲能逆變器軟啟動完成后再共同給負載供電，這樣雖然可以保證局部微網(wǎng)系統(tǒng)中儲能逆變器容量和負載負荷匹配，避免出現(xiàn)單臺儲能逆變器帶載啟動方案可能會造成小馬拉大車現(xiàn)象。但按照傳統(tǒng)的做法將多個逆變器并聯(lián)完成后再帶載也會對并聯(lián)儲能逆變器的供電電源和帶有電容特性的負載造成沖擊，有可能會損壞逆變器中的開關(guān)管，影響其使用壽命。影響孤島模式下微電網(wǎng)的可靠性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，現(xiàn)提供了一種并聯(lián)儲能逆變器的軟啟動運行系統(tǒng)及方法，能夠解決孤島模式下多個儲能逆變器的并機過程中的帶載沖擊，提高孤島模式下整體非線性負載負荷容量，減少負載的供電的響應(yīng)時間，實現(xiàn)微電網(wǎng)獨立穩(wěn)定運行。

具體的技術(shù)方案如下：

一種并聯(lián)儲能逆變器的軟啟動運行系統(tǒng)，應(yīng)用于微電網(wǎng)的孤島模式下，所述運行系統(tǒng)包括主逆變單元和與所述主逆變單元連接的至少一個從逆變單元；其中，所述主逆變單元包括：

軟啟動模塊，用以向所述從逆變單元發(fā)送軟啟動開始命令和軟啟動結(jié)束命令；頻率模塊，用以獲取并輸出所述主逆變單元的輸出電壓的頻率信號及相位信號至所述從逆變單元；

幅值模塊，用以獲取并輸出所述主逆變單元的輸出電壓有效值的參考信號至所述從逆變單元；

所述主逆變單元于軟啟動時根據(jù)所述主逆變單元輸出的有功功率和無功功率，依據(jù)下垂算法控制所述主逆變單元的輸出電壓幅值和頻率；

所述從逆變單元包括：

下垂控制模塊，分別與所述軟啟動模塊、頻率單元、所述幅值單元連接，用以在軟啟動時根據(jù)輸出有功功率和無功功率采用下垂算法控制從逆變單元的輸出電壓頻率和幅值。

優(yōu)選的，所述頻率模塊包括：

脈沖單元，用以獲取所述主逆變單元的輸出電壓的脈沖信號，并且根據(jù)所述脈沖信號得到所述頻率信號和輸出電壓相位信號；

發(fā)送單元，與所述脈沖單元連接，用以輸出所述頻率信號至所述從逆變單元。

優(yōu)選的，所述幅值模塊包括：

編碼單元，用以將所述參考信號編碼后輸出至所述從逆變單元。

優(yōu)選的，所述從逆變單元還包括：

解碼模塊，分別與所述編碼單元、所述下垂控制模塊連接，用以對編碼的所述參考信號解碼，還原所述參考信號。

優(yōu)選的，所述從逆變單元還包括：

輸入模塊，分別與所述頻率模塊連接，用以輸入所述頻率信號。

優(yōu)選的，所述下垂控制模塊包括：

有功單元，用以對所述從逆變單元的輸出電壓幅值進行調(diào)節(jié)；

無功單元，用以對所述從逆變單元的輸出電壓頻率進行調(diào)節(jié)。

優(yōu)選的，所述下垂控制模塊還包括：

前饋單元，用以對所述主逆變單元的輸出電壓有效值的參考信號進行前饋調(diào)節(jié)；

反饋單元，用以對所述從逆變單元的輸出電壓的有效值進行反饋調(diào)節(jié)。

一種并聯(lián)儲能逆變器的軟啟動運行方法，應(yīng)用于微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)中，包括：

步驟S1，于微電網(wǎng)的主電源斷電后，輔助電源通過一軟啟動模塊啟動主逆變單元；

步驟S2，所述主逆變器單元依據(jù)輸出的有功功率和無功功率進行下垂控制，并把所述主逆變器單元輸出的電壓有效值參考信號、輸出電壓相位信號及輸出頻率相位信號同步發(fā)送給從逆變單元；

步驟S3，獲取并輸出所述主逆變單元的輸出電壓的頻率相位信號和所述主逆變單元的輸出電壓有效值的參考信號；

步驟S4，所述從逆變單元根據(jù)所述主逆變單元的頻率相位信號和參考信號依據(jù)所述從逆變單輸出的有功功率和無功功率進行下垂控制所述從逆變單元的輸出電壓的頻率和幅值。

優(yōu)選的，所述步驟S3具體包括：

步驟S31，獲取所述主逆變單元的輸出電壓的過零點脈沖信號，并且根據(jù)所述脈沖信號得到所述頻率信號；

步驟S32，所述主逆變單元對輸出電壓有效值參考信號進行編碼；

步驟S33，所述主逆變單元輸出所述頻率相位信號和輸出電壓有效值編碼信號至所述從逆變單元。

優(yōu)選的，所述步驟S4具體包括：

步驟S41，所述從逆變單元將編碼的所述主逆變單元的輸出電壓有效值參考信號解碼，還原為所述從逆變單元的輸出電壓有效值參考信號；

步驟S42，所述從逆變單元根據(jù)所述頻率信號和所述主逆變單元的輸出電壓有效值參考信號調(diào)節(jié)所述從逆變單元的輸出電壓的頻率、相位和幅值。

上述技術(shù)方案的有益效果是：采用該方案可以保證儲能逆變器在孤島模式下可以實現(xiàn)并聯(lián)軟啟動，共同給負載供電，降低了孤島電源和負載之間的相互沖擊，提高了微網(wǎng)孤島模式下非線性負荷帶載容量和供電的可靠性。

上述技術(shù)方案通過一主逆變單元發(fā)送主逆變單元的輸出電壓的頻率信號和幅值信號至從逆變單元，從逆變單元根據(jù)頻率信號和幅值信號通過下垂控制使得從逆變單元的輸出電壓與主逆變單元的輸出電壓的頻率、幅值相同，上述技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)多臺儲能逆變器離網(wǎng)(即孤島模式)輸出時實現(xiàn)并機軟啟動的功能，降低對微電網(wǎng)中，瞬間投帶有不控整流型、容性等非線性負載對逆變器的沖擊，提高了并機的可靠性和逆變器的帶載能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種并聯(lián)儲能逆變器的軟啟動運行系統(tǒng)的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明下垂控制模塊的實施例的工作流程圖；

圖3為本發(fā)明一種并聯(lián)儲能逆變器的軟啟動運行方法的實施例的流程圖。

具體實施方式

需要說明的是，在不沖突的情況下，下述技術(shù)方案，技術(shù)特征之間可以相互組合。

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步的說明：

本實施例提供了一種并聯(lián)儲能逆變器的軟啟動運行系統(tǒng)，應(yīng)用于微電網(wǎng)的孤島模式下，運行系統(tǒng)包括主逆變單元和與主逆變單元連接的至少一個從逆變單元；如圖1所示，其中，主逆變單元包括：

軟啟動模塊，用以向從逆變單元發(fā)送軟啟動開始和結(jié)束的命令；頻率模塊，用以獲取并輸出主逆變單元的輸出電壓的頻率相位信號至從逆變單元；

幅值模塊，用以獲取并輸出主逆變單元的輸出電壓有效值的參考信號至從逆變單元；

主逆變單元會在軟啟動時根據(jù)主逆變單元輸出有功無功功率依據(jù)下垂算法控制主逆變單元的輸出電壓頻率和幅值。

從逆變單元包括：

下垂控制模塊，分別與軟啟動模塊、頻率單元、幅值單元連接，用以根據(jù)頻率相位信號和電壓有效值參考信號采用下垂算法控制從逆變單元的輸出電壓頻率、相位和幅值。

本實施例中，軟啟動模塊通過高低電平的方式通知從逆變單元開始和完成逆變器的并機軟啟動；頻率模塊獲取的是主機輸出電壓的一個周期內(nèi)的兩個過零點的時刻的相位，通過脈沖信號發(fā)送至從逆變單元，從逆變單元獲取主逆變單元的頻率模塊輸出的頻率信號，例如通過根據(jù)獲取的脈沖信號的上升沿和下降沿對主逆變單元的輸出電壓進行鎖相，以使從逆變單元的輸出電壓與主逆變單元的輸出電壓的相位保持一致。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，頻率模塊包括：

脈沖單元，用以獲取主逆變單元的輸出電壓的脈沖信號，并且根據(jù)脈沖信號得到頻率相位信號；

發(fā)送單元，與脈沖單元連接，用以輸出頻率信號至從逆變單元。

本實施例中，主逆變單元的脈沖單元是把主逆變單元輸出電壓一周期內(nèi)的兩個過零點的時刻通過高低電平發(fā)送給從逆變單元，從逆變單元根據(jù)捕獲的上升沿和下降沿的脈沖信號，將并聯(lián)儲能逆變器輸出電壓相位和主逆變單元輸出電壓相位保持一致。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，幅值模塊包括：

編碼單元，用以將輸出電壓有效值參考信號編碼后輸出至從逆變單元。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，從逆變單元還包括：

解碼模塊，分別與編碼單元、下垂控制模塊連接，用以對編碼的參考信號解碼，還原參考信號。

本實施例中，主逆變單元的編碼單元是把主逆變單元輸出電壓有效值的參考信號轉(zhuǎn)換為位數(shù)較少的二進制代碼通過快速通訊的方式快速實時通知從逆變單元，從逆變單元的解碼單元是把主逆變單元發(fā)過來的二進制代碼按照主逆變單元編碼規(guī)則還原成從逆變單元輸出電壓的有效值參考信號。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，從逆變單元還包括：

輸入模塊，分別與頻率模塊連接，用以從逆變器進行鎖相；

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所下垂控制模塊包括：

有功單元，用以對從逆變單元的輸出電壓幅值進行調(diào)節(jié)；

無功單元，用以對從逆變單元的輸出頻率進行調(diào)節(jié)。

本實施例中，例如，如圖2，每個從逆變單元檢測自身輸出的電壓值和電流值；據(jù)此計算有功功率和無功功率，基于下垂特性曲線得到待調(diào)整的輸出電壓頻率指令和幅值指令，然后根據(jù)頻率指令和幅值指令，通過下垂算法調(diào)整PWM控制信號來反相微調(diào)從逆變單元輸出電壓的幅值和頻率，從而達到不同逆變器輸出功率的合理分配。即，如果儲能離網(wǎng)逆變器輸出阻抗呈現(xiàn)阻性，那么通過儲能逆變器輸出的有功功率對輸出電壓幅度進行下降，通過儲能逆變器輸出的無功功率對輸出頻率進行下降。這樣可以起到軟啟動時平衡不同逆變器輸出功率的目的，但由于輸出電壓的幅值進行了下降，所以實際逆變器電壓的參考都會略低于主機和從機的電壓參考值，為了防止輸出電壓參考不會下降較大，還需要加入輸出電壓有效值反饋環(huán)。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，所下垂控制模塊包括：

前饋單元，用以對主逆變單元的輸出電壓有效值的參考信號進行前饋調(diào)節(jié)；

反饋單元，用以對從逆變單元的輸出電壓的有效值進行反饋調(diào)節(jié)。

本實施例中，如圖2，主逆變單元按照輸出電壓有效值的參考信號逐步對從逆變單元電壓輸出幅值進行抬升，從逆變單元對主逆變單元發(fā)送過來的電壓有效值參考信號進行獲取后由電壓有效值前饋的方式結(jié)合實時電壓有效值反饋校正環(huán)節(jié)得到從逆變單元的幅值指令。再依據(jù)從逆變單元輸出阻抗呈現(xiàn)阻性的特點，分別采用有功功率和無功功率對其輸出電壓幅值和頻率進行下垂控制。

本實施例提供了一種并聯(lián)儲能逆變器的軟啟動控制方法，應(yīng)用于微電網(wǎng)中，如圖3所示，包括：

步驟S1，于微電網(wǎng)的主電源斷電后，輔助電源通過一軟啟動模塊啟動主逆變單元，通過軟地動模塊通知從逆變器接收主逆變器的輸出電壓有效值參考和頻率及相位參考信號；對于主逆變器需要根據(jù)其輸出的有功無功功率對輸出電壓和頻率進行下垂控制；

步驟S2，獲取并輸出主逆變單元的輸出電壓的頻率相位信號和主逆變單元的輸出電壓有效值的參考信號；

步驟S3，從逆變單元根據(jù)主逆變單元發(fā)過的頻率相位信號和電壓有效值參考信號進行鎖相，也同步進行下垂控制，確保在軟啟動過程中主機(主逆變單元)和從機(從逆變單元)的輸出電壓和頻率近似相等，這樣所有逆變器輸出功率近似相同。

步驟S4，主逆變器在發(fā)出輸出電壓幅值和頻率相位信息某個設(shè)定時間間隔后再提高輸出電壓有效值幅值并和頻率相位信號同步發(fā)給從逆變器。

步驟S5，當(dāng)主逆變器輸出電壓幅值提高到設(shè)定值后標志軟啟動完成，主逆變器軟啟動模塊通知從機軟啟動結(jié)束，從機不再接收主機的輸出電壓信息，只接收頻率信號作為從機鎖相的依據(jù)，從機根據(jù)設(shè)定的固定電壓有效值參考，通過下垂控制算法和主機進行無線并機。

本實施例中，主逆變單元和從逆變單元均可以為儲能逆變器。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，步驟S2具體包括：

步驟S21，獲取主逆變單元的輸出電壓有效值和輸出電壓過零點的脈沖信號，并且根據(jù)脈沖信號進行鎖相，得到從機輸出電壓有效值參考和輸出電壓相位信號；

步驟S22，主逆變單元對電壓有效值參考信號進行編碼；

步驟S23，主逆變單元輸出電壓、頻率信號和編碼的參考信號至從逆變單元。

本發(fā)明一個較佳的實施例中，步驟S3具體包括：

步驟S31，從逆變單元將編碼的參考信號解碼，還原的參考信號；

步驟S32，從逆變單元根據(jù)頻率信號和參考信號調(diào)節(jié)從逆變單元的輸出電壓的頻率和幅值。

上述實施例中，并機軟啟動過程中，主逆變單元會根據(jù)自身輸出電壓參考的過零點發(fā)送脈沖信號給從逆變單元，從逆變單元根據(jù)脈沖信號對其進行鎖相，調(diào)整從逆變單元輸出電壓的相位，保證從逆變單元和主逆變單元輸出電壓的相位保持一致。主逆變單元會把主逆變單元軟啟動過程中的輸出電壓變化的電壓有效值參考信號轉(zhuǎn)換為位數(shù)較少的二進制代碼通過快速通訊的方式快速實時通知從逆變單元。從逆變單元通過解碼把主逆變單元發(fā)過來的二進制代碼按照主逆變單元編碼規(guī)則還原成從逆變單元軟啟動輸出電壓參考信號，作為從逆變單元軟啟動過程的輸出電壓有效值參考信號。主逆變單元按照輸出電壓參考信號逐步對從逆變單元輸出電壓的幅值進行抬升，從逆變單元對主逆變單元發(fā)送過來的電壓有效值參考信號進行獲取后通過電壓有效值前饋的方式結(jié)合實時電壓有效值反饋校正環(huán)節(jié)得到從逆變單元的輸出電壓幅值指令，再依據(jù)從逆變單元輸出阻抗呈現(xiàn)阻性的特點，分別采用有功功率和無功功率對其輸出電壓幅值和頻率進行下垂控制。

綜上，上述技術(shù)方案通過一主逆變單元發(fā)送主逆變單元的輸出電壓的頻率信號和幅值信號至從逆變單元，從逆變單元根據(jù)頻率信號和幅值信號通過下垂控制使得從逆變單元的輸出電壓與主逆變單元的輸出電壓的頻率、幅值相同，上述技術(shù)方案能夠?qū)崿F(xiàn)多臺儲能逆變器離網(wǎng)(即孤島模式)輸出時實現(xiàn)并機軟啟動的功能，降低對微電網(wǎng)中，瞬間投帶有不控整流型、容性等非線性負載對逆變器的沖擊，提高了并機的可靠性和逆變器的帶載能力。

通過說明和附圖，給出了具體實施方式的特定結(jié)構(gòu)的典型實施例，基于本發(fā)明精神，還可作其他的轉(zhuǎn)換。盡管上述發(fā)明提出了現(xiàn)有的較佳實施例，然而，這些內(nèi)容并不作為局限。

對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。