專利名稱：：分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的電壓式控制方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及分布式發(fā)電領域，具體說是一種分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的控制方法，用于實現(xiàn)三相逆變器在孤島模式和并網(wǎng)模式之間的無縫切換。
背景技術：
：傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)以大機組、大電網(wǎng)、高電壓、集中式為其主要特征，其自身缺陷已經(jīng)無法滿足當今社會的要求。首先，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的供電可靠性低。在傳統(tǒng)的大型電力系統(tǒng)中，由于任何一點的故障所產(chǎn)生的擾動都會對整個電力系統(tǒng)造成較大的影響，嚴重時可能引起大面積停電甚至是全網(wǎng)崩潰，造成災難性后果。其次，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的經(jīng)濟效益不高。集中式大電網(wǎng)不能靈活跟蹤電力負荷的變化，而為了短暫的峰荷建造發(fā)電廠，其花費巨大，經(jīng)濟效益也非常低。隨著負荷峰谷差的不斷增大，電網(wǎng)的負荷率正逐年下降，發(fā)輸電設施的利用率都有下降的趨勢。再次，傳統(tǒng)電力系統(tǒng)不符合可持續(xù)發(fā)展以及低碳經(jīng)濟的要求。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中絕大部分采用火力發(fā)電，消耗不可再生的化石能源，如煤、石油。同時，化石能源燃燒后產(chǎn)生溫室氣體，危害到人類的生存環(huán)境和健康安全。由于以上原因，分布式發(fā)電系統(tǒng)受到人們的日益重視。分布式發(fā)電系統(tǒng)指為了滿足某些終端用戶的需求，接在用戶側附近的小型發(fā)電機組或發(fā)電及儲能的聯(lián)合系統(tǒng)。分布式發(fā)電系統(tǒng)按使用能源可以分為微型燃氣輪機、燃料電池、太陽能光伏電池、風力發(fā)電以及生物質(zhì)能。為了提高能源的利用效率和降低成本，分布式發(fā)電系統(tǒng)往往采用冷熱電三聯(lián)供的形式。分布式發(fā)電系統(tǒng)的重要意義體現(xiàn)在以下幾個方面首先，當大電網(wǎng)出現(xiàn)大面積停電事故時，分布式發(fā)電系統(tǒng)仍能保持正常運行，因此可以提高供電的可靠性。其次，夏季和冬季一般是負荷的高峰時期，如果采用以天然氣為燃料的微型燃氣輪機等冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)，不但可解決冬夏季的供熱與供冷的需要，同時提供一部分電力，可降低電力峰荷，起到調(diào)峰的作用。第三，因其采用天然氣作燃料，或以太陽能、風能為能源，可以減少溫室氣體的排放，減輕了環(huán)保的壓力，同時降低了對化石能源的依賴程度，是解決能源危機的一種很好的方式。最后，由于分布式發(fā)電系統(tǒng)可以用發(fā)電的余熱來制熱、制冷，能源得以合理的梯級利用，從而可提高能源的利用效率。分布式發(fā)電系統(tǒng)具有兩種運行模式，并網(wǎng)模式和孤島模式。當大電網(wǎng)正常時，分布式發(fā)電系統(tǒng)與大電網(wǎng)相連，向大電網(wǎng)注入功率，此時稱為并網(wǎng)模式。當大電網(wǎng)故障時，分布式發(fā)電系統(tǒng)與大電網(wǎng)脫離，同時給周圍的重要負荷供電，此時稱為孤島模式。分布式發(fā)電系統(tǒng)在并網(wǎng)運行模式下，當檢測到大電網(wǎng)故障，應立即切換到孤島模式，使重要負荷不會因為大電網(wǎng)故障而出現(xiàn)供電中斷；當大電網(wǎng)恢復正常后，分布式發(fā)電系統(tǒng)應該切換到并網(wǎng)模式。為了保證關鍵負荷的供電可靠性，分布式發(fā)電系統(tǒng)在這兩種模式之間的無縫切換具有重要的意義。典型的分布式發(fā)電系統(tǒng)一般由能量變換單元、電力電子變換器構成。能量變換單元將一次能源轉(zhuǎn)換為電能，但是該電能還無法直接使用，需要由電力電子變換器變換為可以使用的電能。在并網(wǎng)模式下，變換后的電能注入大電網(wǎng)，在孤島模式下，變換后的電能直接給關鍵負荷供電，因此，分布式發(fā)電系統(tǒng)通過電力電子變換器與大電網(wǎng)和關鍵負荷相連。電力電子變換器可能由多個功能模塊(如逆變器、斬波器)級聯(lián)而成，由于大電網(wǎng)或關鍵負荷都是交流的，電力電子變換器末端的功能模塊一般是逆變器。逆變器直接與大電網(wǎng)和關鍵負荷相連，因此，分布式發(fā)電系統(tǒng)運行模式的切換取決于對該逆變器的運行模式的切換。如何實現(xiàn)逆變器的運行模式的切換，保證關鍵負荷的供電可靠性，一些學者對其進行了研究。已有技術[1]，見IEEETRANSACTIONSONINDUSTRIALELECTRONICS第53卷第5期出版的"AnImprovedUtilityInterfaceforMicroturbineGenerationSystemWithStand-AloneOperationCapabilities”，該技術采用三相逆變器與電網(wǎng)和關鍵負荷相連。在并網(wǎng)模式下，電流傳感器檢測注入電網(wǎng)的電流，逆變器控制成電流源，同時可以補償關鍵負荷吸收的無功功率，使大電網(wǎng)的功率因數(shù)為1。在孤島模式下，電流互感器檢測濾波電容上的電流形成電流內(nèi)環(huán)，同時檢測電容電壓構成電壓外環(huán)，逆變器控制成電壓源，給關鍵負載供電，檢測濾波電容的電流使負載電壓波形失真小。在兩種運行模式下，由于共用一套電流互感器，降低了系統(tǒng)側成本，但當運行模式切換時，必須改變控制結構，因而無法保證運行模式的無縫切換。已有技術[2]，見IEEETRANSACTIONSONPOWERDELIVERY第23卷第2期出版白勺"Acontrolstrategyforadistributedgenerationunitingrid-connectedandautonomousmodesofoperation”，該技術將逆變器始終控制成電壓源，并模擬同步發(fā)電機的特性，通過頻率和電壓分別控制有功功率和無功功率。當并網(wǎng)運行時，系統(tǒng)的頻率由大電網(wǎng)決定，同時輸出的有功功率取決于頻率，此時輸出的無功功率恒定，并等于給定值。當孤島運行時，系統(tǒng)頻率隨負荷吸收的有功功率變化而變化，系統(tǒng)電壓隨負荷吸收的無功功率變化而變化，成下垂特性。當運行模式切換時，有功功率的控制結構不發(fā)生變化，但是無功功率的控制結構發(fā)生改變。同時，由于并網(wǎng)運行時控制成電壓源，因而切換時動態(tài)響應較差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提出分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的控制方法，能夠使三相逆變器在孤島模式和并網(wǎng)模式之間實現(xiàn)切換。當分布式發(fā)電系統(tǒng)以孤島模式運行時，三相逆變器控制成電壓源；當并網(wǎng)模式運行時，通過限幅器自動使三相逆變器控制成電流源，從而不需要改變控制結構，實現(xiàn)無縫切換。為了達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術方案予以實現(xiàn)的一種分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的電壓式控制方法，包括相位生成、幅度調(diào)節(jié)和并網(wǎng)與孤島兩種運行模式的切換，其中1、相位生成采用一個相位生成模塊來生成三相逆變器的相位，具體如下述步驟1.1檢測三相電網(wǎng)電壓vgab。，經(jīng)過式(1)所示的旋轉(zhuǎn)變換，得到電網(wǎng)電壓D、Q軸的分量Vgd和Vra，旋轉(zhuǎn)變換的相位由后面的步驟1.4的輸出提供；1.2電網(wǎng)電壓Q軸分量Vgq經(jīng)過第一比例積分調(diào)節(jié)器，其輸出《8作為第二數(shù)據(jù)選擇器的第二輸入；1.3第二數(shù)據(jù)選擇器的第一輸入為額定角頻率值Oref，第二數(shù)據(jù)選擇器的輸出作為第一限幅器的輸入；1.4第一限幅器的輸出ω經(jīng)過積分器得到逆變器的相位θ；2、幅度調(diào)節(jié)采用一個幅度調(diào)節(jié)模塊來調(diào)節(jié)三相濾波電容電壓和三相電網(wǎng)電流的幅度，具體如下述步驟2.1第一數(shù)據(jù)選擇器的一個輸入為相位生成模塊中的電網(wǎng)電壓D軸分量Vgq，其另一個輸入為常量Vmax，第一數(shù)據(jù)選擇器的輸出作為濾波電容電壓D軸指令，同時濾波電容電壓Q軸指令為零；2.2檢測三相濾波電容電壓v。ab。，經(jīng)過式(1)所示的旋轉(zhuǎn)變換，得到濾波電容D、Q軸分量Vo^PVa1，旋轉(zhuǎn)變換的相位θ由相位生成步驟1.4提供；2.3濾波電容電壓D軸指令Vref與濾波電容電壓D軸分量之差作為第二比例積分調(diào)節(jié)器的輸入，其輸出經(jīng)過第二限幅器之后，作為第一加法器的一個輸入，同時濾波電容電壓Q軸分量Vo1經(jīng)過第二比例調(diào)節(jié)器后作為第一加法器的另一個輸入，第一加法器的輸出為濾波電感電流D軸指令；2.4濾波電容電壓Q軸指令與濾波電容電壓Q軸分量、之差經(jīng)過第三比例調(diào)節(jié)器后作為第二加法器的一個輸入，同時濾波電容電壓D軸分量νω經(jīng)過第一比例調(diào)節(jié)器后作為第二加法器的另一個輸入，第二加法器的輸出為濾波電感電流Q軸指令2.5檢測三相濾波電感電流i-。，經(jīng)過式(1)所示的旋轉(zhuǎn)變換，得到濾波電感電流D、Q軸的分量、和‘旋轉(zhuǎn)變換的相位θ由相位生成步驟1.4提供；2.6濾波電感電流D軸指令與電感電流D軸分量之差經(jīng)過第三比例積分調(diào)節(jié)器得到占空比D軸分量dd，濾波電感電流Q軸指令與濾波電感電流Q軸分量、之差經(jīng)過第四比例積分調(diào)節(jié)器得到占空比Q軸分量d,；2.7占空比DQ軸分量dd和d,經(jīng)過式⑵所示的反旋轉(zhuǎn)變換得到三相占空比da、db和d。，其中反旋轉(zhuǎn)變換的相位θ由相位生成步驟1.4提供，然后通過脈沖寬度調(diào)制器SVM，生成六路脈沖寬度調(diào)制信號分別控制三相逆變器中的六個全控功率器件，并網(wǎng)與孤島兩種運行模式的切換包括從并網(wǎng)模式向孤島模式切換和從孤島模式向并網(wǎng)模式切換，其中3、從并網(wǎng)模式向孤島模式切換步驟如下3.1分布式發(fā)電系統(tǒng)檢測到孤島已經(jīng)發(fā)生；3.2斷開并網(wǎng)開關；3.3相位生成模塊中的第二數(shù)據(jù)選擇器S2從第二輸入切換到第一輸入；4、從孤島模式向并網(wǎng)模式切換步驟如下4.1分布式發(fā)電系統(tǒng)檢測到電網(wǎng)已經(jīng)正常；4.2相位生成模塊中的第二數(shù)據(jù)選擇器S2從第一輸入切換到第二輸入；4.3當電網(wǎng)電壓Q軸分量調(diào)節(jié)到零后，將幅度調(diào)節(jié)模塊中的第一數(shù)據(jù)選擇器Sl從第一輸入切換到第二輸入；4.4閉合并網(wǎng)開關；4.5將幅度調(diào)節(jié)模塊中的第一數(shù)據(jù)選擇器Sl從第二輸入切換到第一輸入。上述方案中，所述相位生成模塊中的限幅器1的上下限設置為「^upper=2^X50.2所述相位生成模塊中的第:所述幅度調(diào)節(jié)模塊中的第:‘凡(7)數(shù)據(jù)選擇器S2的第一輸入設置為2πX50。限幅器的上下限設置為其中P。ut為逆變器額定輸出有功功率，Vn為額定電網(wǎng)相電壓的有效值。所述相位調(diào)節(jié)模塊中的第一數(shù)據(jù)選擇器Sl的第一輸入設置為(1+7%)、/Γη。所述第二比例調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)為-ωCf；第一比例調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)為ωCf，其中ω為額定電網(wǎng)角頻率，Cf為濾波電容的電容值。在本發(fā)明中，當分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島運行時，系統(tǒng)通過電容電壓外環(huán)調(diào)節(jié)負載電壓，三相逆變器被控制成電壓源。當分布式發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)運行時，由于電網(wǎng)電壓恒小于D軸電壓給定值，限幅器輸出其上限值；鎖相環(huán)的作用使Q通道電壓反饋值為零，同時電壓調(diào)節(jié)器為比例調(diào)節(jié)器，這就保證了電壓調(diào)節(jié)器輸出為零。由于解耦分量只與電網(wǎng)電壓有關，故電流調(diào)節(jié)器的給定值與外環(huán)無關，三相逆變器控制成電流源，且逆變器輸出電流全為有功分量。圖1為本發(fā)明涉及的分布式發(fā)電系統(tǒng)的主電路圖。圖2為本發(fā)明為圖1中三相逆變器的控制系統(tǒng)框圖。圖3為本發(fā)明由孤島運行向并網(wǎng)運行切換時的仿真結果。圖4為本發(fā)明由并網(wǎng)運行向孤島運行切換時的仿真結果。具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明進行進一步詳細說明。參照圖1，分布式發(fā)電系統(tǒng)與三相電網(wǎng)以及關鍵負載相連。分布式發(fā)電系統(tǒng)包括能量轉(zhuǎn)換單元，前端變換器和三相逆變器(圖1中的大虛框)，其中三相逆變器由直流側儲能裝置、全控功率器件、輸出濾波器以及并網(wǎng)開關構成(圖1中大虛框內(nèi)從左至右的小虛框)。直流側儲能裝置一般由電力電容器構成。全控功率器件一般采用IGBT、IGCT或GT0。輸出濾波器采用由濾波電感Lf和濾波電容Cf構成的LC濾波器實現(xiàn)，關鍵負載連接在LC濾波器的輸出端。并網(wǎng)開關采用斷路器或者固態(tài)開關。為了敘述方便，本發(fā)明中三相電網(wǎng)電壓記為vgab。，即vga、vgb,Vgc；三相濾波電感電流記為U。，即‘、iLb>iLc；三相濾波電容電壓(負載電壓)記為vCab。，即vCa、vcb,vCc；三相逆變器的直流側電壓記為Vd。。該系統(tǒng)中逆變器的輸入電壓Vd。由前端變換器控制為恒定值。前端變換器通過反饋直流電壓Vd。，控制能量轉(zhuǎn)換單元的輸出功率，從而實現(xiàn)對vd。的閉環(huán)控制。參考圖2，三相逆變器的控制系統(tǒng)分為相位生成模塊(圖2中的下部框)和幅度調(diào)節(jié)模塊(圖2中的上部框)。相位生成模塊用于生成三相逆變器的相位，其包括如下步驟步驟1，檢測三相電網(wǎng)電壓vgab。，經(jīng)過式⑴所示的旋轉(zhuǎn)變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標系D、Q軸的分量vgd和νΜ，旋轉(zhuǎn)變換的相位由后面的步驟4的輸出提供；步驟2，電網(wǎng)電壓Q軸分量Vgq經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)器G&，其輸出ωg作為數(shù)據(jù)選擇器S2的一個輸入；步驟3，數(shù)據(jù)選擇器S2的另一個輸入為恒定值，數(shù)據(jù)選擇器的輸出作為限幅器1的輸入；步驟4，限幅器1的輸出ω經(jīng)過積分器得到逆變器運行時的相位θ。幅度調(diào)節(jié)模塊用于調(diào)節(jié)電壓和電流的幅度，其包括如下步驟步驟1，數(shù)據(jù)選擇器Sl的一個輸入為相位生成模塊中的電網(wǎng)電壓D軸分量Vgq，其另一個輸入為常量Vmax，其輸出Vref作為電容電壓D軸指令，同時電容電壓Q軸指令為零；步驟2，檢測三相電容電壓veab。，經(jīng)過式(1)所示的旋轉(zhuǎn)變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標系DQ軸的分量Vo^PVo1，旋轉(zhuǎn)變換的相位θ由相位生成模塊提供；步驟3，電容電壓D軸指令V,ef與電容電壓D軸分量νω之差作為比例積分調(diào)節(jié)器Gvd的輸入，其輸出經(jīng)過限幅器2之后，作為加法器的一個輸入，同時電容電壓Q軸分量、經(jīng)過比例調(diào)節(jié)器(比例系數(shù)為_Cf)后作為該加法器的另一個輸入，加法器的輸出為電感電流D軸指令；步驟4，電容電壓Q軸指令與電容電壓Q軸分量、之差經(jīng)過比例調(diào)節(jié)器Gvq后作為加法器的一個輸入，同時電容電壓D軸分量經(jīng)過比例調(diào)節(jié)器(比例系數(shù)為(OCf)后作為該加法器的另一個輸入，加法器的輸出為電感電流Q軸指令步驟5，檢測三相濾波電感電流kab。，經(jīng)過式⑴所示的旋轉(zhuǎn)變換，得到旋轉(zhuǎn)坐標系DQ軸的分量、和‘旋轉(zhuǎn)變換的相位θ由相位生成模塊提供；步驟6，電感電流D軸指令與電感電流D軸分量之差經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)器Gid得到占空比的D軸分量dd，電感電流Q軸指令與電感電流Q軸分量、之差經(jīng)過比例積分調(diào)節(jié)器Giq得到占空比的Q軸分量d,；步驟7，占空比的DQ軸分量dd和d,經(jīng)過式(2)所示的反旋轉(zhuǎn)變換得到abc坐標系下的占空比da、db和d。，其中反旋轉(zhuǎn)變換的相位θ由相位生成模塊提供，然后通過脈沖寬度調(diào)制器SVM，生成六路信號PWMl6分別控制三相逆變器中的六個全控功率器件。式(1)(2)中xa、xb、xc表示三相分量，xd、xq表示旋轉(zhuǎn)坐標系下的D、Q軸分量，θ表示旋轉(zhuǎn)變換或反旋轉(zhuǎn)變換的相位。相位生成模塊中的限幅器1的上下限設置為(11)相位生成模塊中的數(shù)據(jù)選擇器S2的其中一個輸入Coref設置為2πX50。幅度調(diào)節(jié)模塊中的限幅器2的上下限設置為(12)其中P。ut為逆變器額定輸出有功功率，Vn為額定電網(wǎng)相電壓的有效值。相位調(diào)節(jié)模塊中的數(shù)據(jù)選擇器si的其中一個輸入Vmax設置為(1+7%)V^rn。此外，幅度調(diào)節(jié)模塊中的比例系數(shù)《Cf，ω為額定電網(wǎng)角頻率，Cf為三相濾波電容器的電容值。當并網(wǎng)運行時，相位生成模塊中的數(shù)據(jù)選擇器S2選擇第二輸入，形成一個鎖相環(huán)系統(tǒng)獲取電網(wǎng)的相位；同時幅度調(diào)節(jié)模塊中數(shù)據(jù)選擇器Si選擇第一輸入，三相逆變器控制為電流源輸出有功電流。當孤島運行時，相位生成模塊中的數(shù)據(jù)選擇器S2選擇第二輸入，對固定角頻率進行積分生成相位；同時幅度調(diào)節(jié)模塊中數(shù)據(jù)選擇器Sl選擇第一輸入，三相逆變器控制成為電壓源，為關鍵負載提供穩(wěn)定的電壓。從并網(wǎng)模式向孤島模式切換時，步驟如下步驟1，分布式發(fā)電系統(tǒng)檢測到孤島已經(jīng)發(fā)生；步驟2，斷開并網(wǎng)開關；步驟3，相位生成模塊中的數(shù)據(jù)選擇器S2從第:從孤島模式向并網(wǎng)模式切換時，步驟如下步驟1，分布式發(fā)電系統(tǒng)檢測到電網(wǎng)已經(jīng)正常；步驟2，相位生成模塊中的數(shù)據(jù)選擇器S2從第-步驟3，當電網(wǎng)電壓Q軸分量調(diào)節(jié)到零后，將幅度調(diào)節(jié)模塊中的數(shù)據(jù)選擇器Sl從第一輸入切換到第二輸入；步驟4，閉合并網(wǎng)開關；輸入切換到第一輸入。-輸入切換到第二輸入；步驟5，將幅度調(diào)節(jié)模塊中的數(shù)據(jù)選擇器Sl從第二輸入切換到第一輸入。下面對控制系統(tǒng)的原理進行說明。當分布式發(fā)電系統(tǒng)孤島運行時，此時三相逆變器與電網(wǎng)斷開，電壓外環(huán)能正常調(diào)節(jié)電容電壓，維持關鍵負荷的電壓穩(wěn)定。當并網(wǎng)運行時，此時三相逆變器與電網(wǎng)連接，電網(wǎng)電壓Vgab。等于電容電壓vCab。。在鎖相環(huán)的作用下，電網(wǎng)電壓D軸分量Vgd等于電網(wǎng)相電壓幅度，電網(wǎng)電壓Q軸分量Vgq等于零。由于Vmax大于電網(wǎng)相電壓幅值即νω，比例積分調(diào)節(jié)器Gvd輸入恒大于零，限幅器2輸出上限值，從而Gvd無法調(diào)節(jié)電容電壓；同時由于Vo1被鎖相環(huán)調(diào)節(jié)為零，比例調(diào)節(jié)器Gvq無法調(diào)節(jié)電容電壓Q軸分量V&1。因此，并網(wǎng)運行時電壓外環(huán)失去調(diào)節(jié)作用，三相逆變器在電流內(nèi)環(huán)的作用下控制成電流源。圖3為從孤島模式切換到并網(wǎng)模式的仿真結果。系統(tǒng)首先運行在孤島模式，電網(wǎng)電流為零，此時電網(wǎng)已經(jīng)恢復正常，系統(tǒng)開始跟蹤電網(wǎng)電壓的相位，且負載電壓與電網(wǎng)電壓的相位差越來越小，0.75s時刻，數(shù)據(jù)選擇器S2從第一輸入切換到第二輸入，0.8s時刻，將幅度調(diào)節(jié)模塊中的數(shù)據(jù)選擇器Sl從第一輸入切換到第二輸入并開通靜態(tài)開關，系統(tǒng)由孤島模式切換到并網(wǎng)模式。由圖3可以看出，切換過程中電網(wǎng)電流穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)電流尖峰。圖4為從并網(wǎng)模式切換到孤島模式的仿真結果。系統(tǒng)首先運行在并網(wǎng)模式，向電網(wǎng)注入電流，0.8s時刻，靜態(tài)開關斷開且數(shù)據(jù)選擇器S2從第二輸入切換到第一輸入，系統(tǒng)從并網(wǎng)模式切換到孤島模式。由圖4可以看出，切換過程中負載電壓穩(wěn)定，沒有出現(xiàn)電壓尖峰。權利要求一種分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的電壓式控制方法，其特征在于，包括相位生成、幅度調(diào)節(jié)和并網(wǎng)與孤島兩種運行模式的切換，其中(1)相位生成采用一個相位生成模塊來生成三相逆變器的相位，具體如下述步驟(1.1)檢測三相電網(wǎng)電壓vgabc，經(jīng)過式(1)所示的旋轉(zhuǎn)變換，得到電網(wǎng)電壓D、Q軸的分量vgd和vgq，旋轉(zhuǎn)變換的相位由后面的步驟(1.4)的輸出提供；<mrow><mfencedopen='('close=')'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>d</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>q</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mfencedopen='('close=')'><mtable><mtr><mtd><mi>cos</mi><mi>θ</mi></mtd><mtd><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>θ</mi><mo>-</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>θ</mi><mo>+</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><mi>θ</mi></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>θ</mi><mo>-</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>θ</mi><mo>+</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfencedopen='('close=')'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>a</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>b</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>c</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>1</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>(1.2)電網(wǎng)電壓Q軸分量vgq經(jīng)過第一比例積分調(diào)節(jié)器，其輸出ωg作為第二數(shù)據(jù)選擇器的第二輸入；(1.3)第二數(shù)據(jù)選擇器的第一輸入為額定角頻率值ωref，第二數(shù)據(jù)選擇器的輸出作為第一限幅器的輸入；(1.4)第一限幅器的輸出ω經(jīng)過積分器得到逆變器的相位θ；(2)幅度調(diào)節(jié)采用一個幅度調(diào)節(jié)模塊來調(diào)節(jié)三相濾波電容電壓和三相電網(wǎng)電流的幅度，具體如下述步驟(2.1)第一數(shù)據(jù)選擇器的一個輸入為相位生成模塊中的電網(wǎng)電壓D軸分量vgq，其另一個輸入為常量Vmax，第一數(shù)據(jù)選擇器的輸出Vref作為濾波電容電壓D軸指令，同時濾波電容電壓Q軸指令為零；(2.2)檢測三相濾波電容電壓vCabc，經(jīng)過式(1)所示的旋轉(zhuǎn)變換，得到濾波電容D、Q軸分量vCd和vCq，旋轉(zhuǎn)變換的相位θ由相位生成步驟(1.4)提供；(2.3)濾波電容電壓D軸指令Vref與濾波電容電壓D軸分量vCd之差作為第二比例積分調(diào)節(jié)器的輸入，其輸出經(jīng)過第二限幅器之后，作為第一加法器的一個輸入，同時濾波電容電壓Q軸分量vCq經(jīng)過第二比例調(diào)節(jié)器后作為第一加法器的另一個輸入，第一加法器的輸出為濾波電感電流D軸指令iLrefd；(2.4)濾波電容電壓Q軸指令與濾波電容電壓Q軸分量vCq之差經(jīng)過第三比例調(diào)節(jié)器后作為第二加法器的一個輸入，同時濾波電容電壓D軸分量vCd經(jīng)過第一比例調(diào)節(jié)器后作為第二加法器的另一個輸入，第二加法器的輸出為濾波電感電流Q軸指令iLrefq；(2.5)檢測三相濾波電感電流iLabc，經(jīng)過式(1)所示的旋轉(zhuǎn)變換，得到濾波電感電流D、Q軸的分量iLd和iLq，旋轉(zhuǎn)變換的相位θ由相位生成步驟(1.4)提供；(2.6)濾波電感電流D軸指令iLrefd與電感電流D軸分量iLd之差經(jīng)過第三比例積分調(diào)節(jié)器得到占空比D軸分量dd，濾波電感電流Q軸指令iLrefq與濾波電感電流Q軸分量iLq之差經(jīng)過第四比例積分調(diào)節(jié)器得到占空比Q軸分量dq；(2.7)占空比D、Q軸分量dd和dq經(jīng)過式(2)所示的反旋轉(zhuǎn)變換得到三相占空比da、db和dc，其中反旋轉(zhuǎn)變換的相位θ由相位生成步驟(1.4)提供，然后通過脈沖寬度調(diào)制器SVM，生成六路脈沖寬度調(diào)制信號分別控制三相逆變器中的六個全控功率器件，<mrow><mfencedopen='('close=')'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>a</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>b</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>c</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>=</mo><mfencedopen='('close=')'><mtable><mtr><mtd><mi>cos</mi><mi>θ</mi></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><mi>θ</mi></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>θ</mi><mo>-</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>θ</mi><mo>-</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr><mtr><mtd><mi>cos</mi><mrow><mo>(</mo><mi>θ</mi><mo>+</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><mo>)</mo></mrow></mtd><mtd><mo>-</mo><mi>sin</mi><mrow><mo>(</mo><mi>θ</mi><mo>+</mo><mfrac><mn>2</mn><mn>3</mn></mfrac><mi>π</mi><mo>)</mo></mrow></mtd></mtr></mtable></mfenced><mfencedopen='('close=')'><mtable><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>d</mi></msub></mtd></mtr><mtr><mtd><msub><mi>x</mi><mi>q</mi></msub></mtd></mtr></mtable></mfenced><mo>;</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mo>-</mo><mrow><mo>(</mo><mn>2</mn><mo>)</mo></mrow></mrow>并網(wǎng)與孤島兩種運行模式的切換包括從并網(wǎng)模式向孤島模式切換和從孤島模式向并網(wǎng)模式切換，其中(3)從并網(wǎng)模式向孤島模式切換步驟如下(3.1)分布式發(fā)電系統(tǒng)檢測到孤島已經(jīng)發(fā)生；(3.2)斷開并網(wǎng)開關；(3.3)相位生成模塊中的第二數(shù)據(jù)選擇器S2從第二輸入切換到第一輸入；(4)從孤島模式向并網(wǎng)模式切換步驟如下(4.1)分布式發(fā)電系統(tǒng)檢測到電網(wǎng)已經(jīng)正常；(4.2)相位生成模塊中的第二數(shù)據(jù)選擇器S2從第一輸入切換到第二輸入；(4.3)當電網(wǎng)電壓Q軸分量調(diào)節(jié)到零后，將幅度調(diào)節(jié)模塊中的第一數(shù)據(jù)選擇器S1從第一輸入切換到第二輸入；(4.4)閉合并網(wǎng)開關；(4.5)將幅度調(diào)節(jié)模塊中的第一數(shù)據(jù)選擇器從第二輸入切換到第一輸入。2.如權利要求1所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的電壓式控制方法，其特征在于，所述相位生成模塊中的第一限幅器的上下限設置為輸入切換到第一輸入』輸入切換到第二輸入；-數(shù)據(jù)選擇器Sl從第3.如權利要求1所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的電壓式控制方法，其特征在于，所述相位生成模塊中的第二數(shù)據(jù)選擇器S2的第一輸入設置為2πX50。4.如權利要求1所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的電壓式控制方法，其特征在于，所述幅度調(diào)節(jié)模塊中的第二限幅器的上下限設置為其中P。ut為逆變器額定輸出有功功率，Vn為額定電網(wǎng)相電壓的有效值。5.如權利要求1所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的電壓式控制方法，其特征在于，所述相位調(diào)節(jié)模塊中的第一數(shù)據(jù)選擇器Sl的第一輸入設置為(1+7%)、/Γη。6.如權利要求1所述的分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的電壓式控制方法，其特征在于，所述第二比例調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)為_Cf;第一比例調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)為(OCf，其中ω為額定電網(wǎng)角頻率，Cf為濾波電容的電容值。全文摘要本發(fā)明公開了一種分布式發(fā)電系統(tǒng)中三相逆變器的電壓式控制方法，能夠?qū)崿F(xiàn)其在孤島模式和并網(wǎng)模式之間切換?？刂葡到y(tǒng)分為相位生成模塊和幅度調(diào)節(jié)模塊。相位生成模塊在并網(wǎng)運行時，獲取電網(wǎng)電壓的相位；孤島運行時，通過對額定電網(wǎng)角頻率積分生成相位。幅度調(diào)節(jié)模塊中，采用電容電壓外環(huán)和電感電流內(nèi)環(huán)，同時在D軸電壓調(diào)節(jié)器的輸出有限幅器。當孤島運行時，限幅器不起作用，逆變器控制成電壓源；當并網(wǎng)運行時，電容電壓環(huán)無法調(diào)節(jié)電容電壓，限幅器起作用，逆變器控制成電流源。文檔編號H02M7/5387GK101924487SQ201010247429公開日2010年12月22日申請日期2010年8月6日優(yōu)先權日2010年8月6日發(fā)明者劉增,劉進軍申請人:西安交通大學