一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器及其方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器及其方法，屬于電網(wǎng)安全【技術(shù)領(lǐng)域】。包括輸入模塊、直流電源、變壓器、電壓電流檢測(cè)模塊、電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元、逆變控制單元、逆變模塊，并網(wǎng)前，逆變控制單元通過勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊控制逆變模塊輸出無功分量對(duì)變壓器進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁；并網(wǎng)后，通過電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ)償電流與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制并網(wǎng)逆變器吸收或者發(fā)出無功電流，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至電壓偏差范圍以內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安全無縫并網(wǎng)，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器的無縫并網(wǎng)，以及防止過流沖擊，降低系統(tǒng)損耗，提高系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性。
【專利說明】一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器及其方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種并網(wǎng)逆變器及其并網(wǎng)控制方法，屬于電網(wǎng)安全【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002] 國(guó)內(nèi)逆變器有離網(wǎng)和并網(wǎng)兩種工作方式，并網(wǎng)型對(duì)逆變器提出了較高的要求，一 方面是并網(wǎng)安全的需要，另一方面，回饋電網(wǎng)的電力必須滿足電網(wǎng)規(guī)定指標(biāo)，不能對(duì)電網(wǎng)造 成諧波污染。因此會(huì)帶來以下兩方面問題：一方面，并網(wǎng)逆變器變壓器輸出側(cè)直接并入電網(wǎng) 會(huì)引起過流、沖擊振蕩等問題。針對(duì)該問題傳統(tǒng)的控制方法是：先通過一個(gè)閉合一路串有充 電電阻的開關(guān)接入電網(wǎng)，對(duì)變壓器進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁；再通過另一路開關(guān)切換接入電網(wǎng)。這種控制 方式在一定程度上可以防止接入電網(wǎng)過程時(shí)的沖擊，但這種切換接入電網(wǎng)過程中還會(huì)存在 一定的電流沖擊且增加了系統(tǒng)成本，逆變器輸出側(cè)不能夠很理想的接入電網(wǎng)。另一方面，傳 統(tǒng)的逆變器電壓控制設(shè)備都是基于固定無功功率控制方式、固定功率因數(shù)控制方式、有功 功率一功率因數(shù)控制方式、穩(wěn)態(tài)電壓幅值一無功功率下垂控制方式等實(shí)現(xiàn)，這些電壓控制 策略都是屬于穩(wěn)態(tài)的電壓控制策略，而不是動(dòng)態(tài)的電壓調(diào)整策略，因此不能有效地對(duì)逆變 器并網(wǎng)時(shí)動(dòng)態(tài)電壓變化實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償控制。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 發(fā)明目的：為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的過流、沖擊振蕩以及并網(wǎng)時(shí)動(dòng)態(tài)電壓變化 問題，本發(fā)明提供一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器及其方法，實(shí)現(xiàn)逆變器無 縫并網(wǎng)，防止過流沖擊，降低系統(tǒng)損耗，提高系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性，而且可以快速動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn) 并網(wǎng)點(diǎn)電壓補(bǔ)償?shù)妮o助功能，提高并網(wǎng)系統(tǒng)的利用效率。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫 并網(wǎng)逆變器，包括：
[0005] 輸入模塊，用于向逆變控制單元輸送輸入量；
[0006] 直流電源，所述直流電源用于給逆變模塊提供直流側(cè)電壓；
[0007] 變壓器，所述變壓器用于將逆變模塊的交流輸出端與電網(wǎng)進(jìn)行隔離；
[0008] 電壓電流檢測(cè)模塊，所述電壓電流檢測(cè)模塊用于并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓信號(hào)及并網(wǎng)逆變 器輸出電流信號(hào)的采集，并將檢測(cè)到的電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行處理，然后將處理后的電壓 信號(hào)發(fā)送給電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元；同時(shí)將處理后的電流信號(hào)發(fā)送給逆變控制 單元；
[0009] 電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元，所述電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元用于 根據(jù)電壓電流檢測(cè)模塊發(fā)送的處理后的電壓信號(hào)計(jì)算得到電壓補(bǔ)償電流，并將該電壓補(bǔ)償 電流傳送給逆變控制單元；
[0010]逆變控制單元，所述逆變控制單元用于根據(jù)輸入模塊輸入的輸入量、電壓偏差計(jì) 算及電壓補(bǔ)償控制單元輸入的電壓補(bǔ)償電流以及電壓電流檢測(cè)模塊輸送的處理后的電流 信號(hào)得到控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)發(fā)送給逆變模塊；
[0011] 逆變模塊，所述逆變模塊用于根據(jù)直流電源提供的直流側(cè)電壓和逆變控制單元發(fā) 送的控制信號(hào)輸出無功分量對(duì)變壓器進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁或加載。
[0012] 所述電壓電流檢測(cè)模塊包括abc/dq變換模塊和鎖相環(huán)PLL模塊；
[0013] 所述abc/dq變換模塊用于根據(jù)檢測(cè)得到的電流變換后得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d軸電流 PI調(diào)節(jié)器、q軸電流PI調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)id、iq ;
[0014] 所述鎖相環(huán)PLL模塊用于根據(jù)采集到的電壓信號(hào)計(jì)算并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓相 位及電壓幅值，并將計(jì)算得到的并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓相位及電壓幅值發(fā)送給電壓偏差計(jì) 算及電壓補(bǔ)償控制單元；而所述電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元根據(jù)鎖相環(huán)PLL模塊發(fā) 送的電壓相位及電壓幅值計(jì)算得到電壓補(bǔ)償電流，并將該電壓補(bǔ)償電流傳送給d軸電流PI 調(diào)節(jié)器；
[0015] 所述逆變控制單元包括勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊、d軸電流PI調(diào)節(jié)器、q軸電流PI調(diào)節(jié) 器、dq/α β變換模塊、α β/abc變換模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器；所述dq/α β變換模塊、α β/ abc變換模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器依次連接在一起，同時(shí)所述d軸電流PI調(diào)節(jié)器、q軸電流PI 調(diào)節(jié)器并聯(lián)在dq/α β變換模塊的輸入端上，而所述勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊與q軸電流PI調(diào)節(jié) 器輸入端連接，同時(shí)所述勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊與輸入模塊連接；
[0016] 所述勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊，用于接收輸入模塊輸入的輸入量，并根據(jù)該輸入量得到 一個(gè)輸出量，并將該輸出量作為q軸電流PI調(diào)節(jié)器的第一參考信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生d軸電流PI 調(diào)節(jié)器的無功參考電流；
[0017] 所述d軸電流PI調(diào)節(jié)器根據(jù)無功參考電流、電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元傳 送的電壓補(bǔ)償電流、以及abc/dq變換模塊傳送的反饋信號(hào)id得到d軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)， 并將該d軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)傳遞給dq/ α β變換模塊；
[0018] 所述q軸電流PI調(diào)節(jié)器用于根據(jù)第一參考信號(hào)、以及abc/dq變換模塊傳送的反 饋信號(hào)iq得到q軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)，并將該q軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)傳遞給dq/ α β變換模 塊；
[0019] 所述d軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)、q軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)依次經(jīng)過dq/α β變換模塊、 α β /abc變換模塊，得到的變換信號(hào)發(fā)送給PWM信號(hào)發(fā)生器；
[0020] 所述PWM信號(hào)發(fā)生器根據(jù)變換信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，輸出PWM信號(hào)給逆變模塊。
[0021] 所述輸入模塊的輸入量為變壓器的空載電流，或者所述輸入量為變壓器的空載電 流和電網(wǎng)電壓矢量的模。
[0022] 一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器的無縫并網(wǎng)控制方法，并網(wǎng)逆變器 并網(wǎng)前，逆變控制單元通過勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊的第一參考信號(hào)和無功參考電流控制逆變模 塊輸出無功分量對(duì)輸出側(cè)的隔離變壓器進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁，預(yù)勵(lì)磁完成后再并網(wǎng)，此時(shí)無功參考 電流的電流為〇 ;并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)后，通過電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ) 償電流與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制并網(wǎng)逆變器吸收或者發(fā)出無功電 流，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至電壓偏差范圍以內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安全無縫并網(wǎng)。
[0023]所述并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)后使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至電壓偏差范圍以內(nèi)的方法：
[0024]當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ)償 電流與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制并網(wǎng)逆變器發(fā)出無功電流，使并網(wǎng) 點(diǎn)電壓恢復(fù)至正常電壓范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安全無縫并網(wǎng)；
[0025]當(dāng)其并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)電壓升高超出電網(wǎng)規(guī)范對(duì)電壓偏差的限制時(shí)，電壓偏差計(jì)算 及電壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ)償電流與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制 并網(wǎng)逆變器吸收無功電流，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至正常電壓范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安 全無縫并網(wǎng)。
[0026]所述輸入模塊的輸入量為變壓器的空載電流，或者所述輸入量為變壓器的空載電 流和電網(wǎng)電壓矢量的模。
[0027]本發(fā)明提供的一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器及其方法，相比現(xiàn)有 技術(shù)，具有以下有益效果：變壓器空載運(yùn)行時(shí)勵(lì)磁電流主要為無功分量，并且變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn) 行時(shí)所加電壓不突變情況下切換沖擊電流不會(huì)很大，光伏并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)前先進(jìn)行離網(wǎng)獨(dú) 立運(yùn)行時(shí)對(duì)變壓器建立預(yù)勵(lì)磁，變壓器預(yù)勵(lì)磁完成后其輸出電壓與電網(wǎng)電壓信號(hào)一致，直 流母線電壓維持在最低運(yùn)行電壓點(diǎn)之上，這時(shí)逆變器接入電網(wǎng)比較平穩(wěn)，能夠很好的實(shí)現(xiàn) 光伏逆變器與電網(wǎng)的無縫連接，防止了過流沖擊損壞設(shè)備，并且能避免系統(tǒng)頻繁開關(guān)機(jī)和 交流側(cè)接觸器反復(fù)通斷問題，提高了系統(tǒng)可靠性，降低了系統(tǒng)成本。并且在此基礎(chǔ)上，可以 實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)點(diǎn)電壓補(bǔ)償控制的輔助功能，當(dāng)并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓發(fā)生電壓升高或電壓跌落 時(shí)，可以快速地實(shí)現(xiàn)對(duì)并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)妮o助電壓控制功能，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓滿足電能 質(zhì)量規(guī)范要求，這不僅可以提高新能源的并網(wǎng)滲透率，并且可以有效改善電能質(zhì)量，增強(qiáng)微 電網(wǎng)系統(tǒng)及整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0028]綜上所述：本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)逆變器無縫并網(wǎng)，防止過流沖擊，降低系統(tǒng)損耗，提高 系統(tǒng)可靠性、穩(wěn)定性，而且可以快速動(dòng)態(tài)地實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)點(diǎn)電壓補(bǔ)償?shù)妮o助功能，提高并網(wǎng)系統(tǒng) 的利用效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0029] 圖1為并網(wǎng)逆變器整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0030] 圖2為并網(wǎng)逆變器控制結(jié)構(gòu)圖
[0031]圖3為當(dāng)輸入為變壓器的空載電流和電網(wǎng)電壓矢量的模時(shí)的勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊 的原理示意圖；
[0032] 圖4為勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊的原理示意圖；
[0033] 圖5為電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元示意圖 [0034] 圖6為鎖相環(huán)PLL結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作更進(jìn)一步的說明。
[0036] 一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器，如圖1所示，包括：
[0037] 輸入模塊，用于向逆變控制單元輸送輸入量；
[0038] 直流電源，所述直流電源用于給逆變模塊提供直流側(cè)電壓；
[0039] 變壓器，所述變壓器用于將逆變模塊的交流輸出端與電網(wǎng)進(jìn)行隔離；
[0040] 電壓電流檢測(cè)模塊，所述電壓電流檢測(cè)模塊用于并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓信號(hào)及并網(wǎng)逆變 器輸出電流信號(hào)的采集，并將檢測(cè)到的電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行處理，然后將處理后的電壓 信號(hào)發(fā)送給電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元；同時(shí)將處理后的電流信號(hào)發(fā)送給逆變控制 單元；
[0041] 電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元，所述電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元用于 根據(jù)電壓電流檢測(cè)模塊發(fā)送的處理后的電壓信號(hào)計(jì)算得到電壓補(bǔ)償電流，并將該電壓補(bǔ)償 電流傳送給逆變控制單元；
[0042] 逆變控制單元，所述逆變控制單元用于根據(jù)輸入模塊輸入的輸入量、電壓偏差計(jì) 算及電壓補(bǔ)償控制單元輸入的電壓補(bǔ)償電流以及電壓電流檢測(cè)模塊輸送的處理后的電流 信號(hào)得到控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)發(fā)送給逆變模塊；
[0043]逆變模塊，所述逆變模塊用于根據(jù)直流電源提供的直流側(cè)電壓和逆變控制單元發(fā) 送的控制信號(hào)輸出無功分量對(duì)變壓器進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁或加載。
[0044] 所述電壓電流檢測(cè)模塊包括abc/dq變換模塊和鎖相環(huán)PLL模塊；
[0045] 所述abc/dq變換模塊用于根據(jù)檢測(cè)得到的電流變換后得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d軸電流 PI調(diào)節(jié)器、q軸電流PI調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)id、iq ;
[0046] 所述鎖相環(huán)PLL模塊用于根據(jù)采集到的電壓信號(hào)計(jì)算并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓相 位及電壓幅值，并將計(jì)算得到的并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓相位及電壓幅值發(fā)送給電壓偏差計(jì) 算及電壓補(bǔ)償控制單元；而所述電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元根據(jù)鎖相環(huán)PLL模塊發(fā) 送的電壓相位及電壓幅值計(jì)算得到電壓補(bǔ)償電流，并將該電壓補(bǔ)償電流傳送給d軸電流PI 調(diào)節(jié)器；
[0047] 所述逆變控制單元，如圖2所示：包括勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊、d軸電流PI調(diào)節(jié)器、q軸 電流PI調(diào)節(jié)器、dq/α β變換模塊、α β/abc變換模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器；所述dq/α β變 換模塊、α β /abc變換模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器依次連接在一起，同時(shí)所述d軸電流ΡΙ調(diào)節(jié) 器、q軸電流PI調(diào)節(jié)器并聯(lián)在dq/α β變換模塊的輸入端上，而所述勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊與q 軸電流PI調(diào)節(jié)器輸入端連接，同時(shí)所述勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊與輸入模塊連接；
[0048]所述勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊，用于接收輸入模塊輸入的輸入量，并根據(jù)該輸入量得到 一個(gè)輸出量，并將該輸出量作為q軸電流PI調(diào)節(jié)器的第一參考信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生d軸電流PI 調(diào)節(jié)器的無功參考電流；
[0049] 所述d軸電流PI調(diào)節(jié)器根據(jù)無功參考電流、電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元傳 送的電壓補(bǔ)償電流、以及abc/dq變換模塊傳送的反饋信號(hào)id得到d軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)， 并將該d軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)傳遞給dq/ α β變換模塊；
[0050] 所述q軸電流PI調(diào)節(jié)器用于根據(jù)第一參考信號(hào)、以及abc/dq變換模塊傳送的反 饋信號(hào)iq得到Q軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)，并將該q軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)傳遞給dq/α β變換模 塊；
[0051] 所述d軸電流ΡΙ調(diào)節(jié)參數(shù)、q軸電流ΡΙ調(diào)節(jié)參數(shù)依次經(jīng)過dq/α β變換模塊、 α β /abc變換模塊，得到的變換信號(hào)發(fā)送給PWM信號(hào)發(fā)生器；
[0052] 所述PWM信號(hào)發(fā)生器根據(jù)變換信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，輸出PWM信號(hào)給逆變模塊。
[0053] 所述輸入模塊的輸入量為變壓器的空載電流，或者所述輸入量為變壓器的空載電 流和電網(wǎng)電壓矢量的模。
[0054] 一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器的無縫并網(wǎng)控制方法，并網(wǎng)逆變器 并網(wǎng)前，逆變控制單元通過勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊的第一參考信號(hào)和無功參考電流控制逆變模 塊輸出無功分量對(duì)輸出側(cè)的隔離變壓器進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁，預(yù)勵(lì)磁完成后再并網(wǎng)，此時(shí)無功參考 電流的電流為ο;并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)后，通過電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ) 償電流與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制并網(wǎng)逆變器吸收或者發(fā)出無功電 流，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至電壓偏差范圍以內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安全無縫并網(wǎng)。
[0055]所述并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)后使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至電壓偏差范圍以內(nèi)的方法：
[0056]當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ)償 電流與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制并網(wǎng)逆變器發(fā)出無功電流，使并網(wǎng) 點(diǎn)電壓恢復(fù)至正常電壓范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安全無縫并網(wǎng)；
[0057]當(dāng)其并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)電壓升高超出電網(wǎng)規(guī)范對(duì)電壓偏差的限制時(shí)，電壓偏差計(jì)算 及電壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ)償電流與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制 并網(wǎng)逆變器吸收無功電流，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至正常電壓范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安 全無縫并網(wǎng)。
[0058]所述輸入模塊的輸入量為變壓器的空載電流，或者所述輸入量為變壓器的空載電 流和電網(wǎng)電壓矢量的模。
[0059] 如圖2所示：并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)前先進(jìn)行離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行，運(yùn)行過程中，，勵(lì)磁指令運(yùn) 算模塊輸出一個(gè)輸出量作為q軸電流ΡΙ調(diào)節(jié)器的參考信號(hào)，控制逆變模塊輸出無功分量對(duì) 變壓器預(yù)勵(lì)磁。當(dāng)其并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)電壓升高超出電網(wǎng)規(guī)范對(duì)電壓偏差的限制時(shí)，電壓偏 差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元輸出一個(gè)電壓補(bǔ)償電流與并網(wǎng)逆變器給定的無功參考 電流i疊加得到新的無功參考電流，控制并網(wǎng)逆變器吸收無功電流，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至 電壓偏差范圍以內(nèi)。當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，電壓補(bǔ)償控制單元輸出一個(gè)電壓補(bǔ)償 電流，與并網(wǎng)逆變器給定的無功參考電流ζ疊加，控制并網(wǎng)逆變器吸收無功電流，使 并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至正常電壓范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安全無縫并網(wǎng)。
[0060] 如圖2所示，并網(wǎng)逆變器在并網(wǎng)前進(jìn)行離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊輸出 量作為q軸電流ΡΙ調(diào)節(jié)器的參考信號(hào)，此時(shí)d軸電流ΡΙ調(diào)節(jié)器的參考信號(hào)id"設(shè)為0,勵(lì) 磁指令運(yùn)算模塊的輸入量m經(jīng)過一個(gè)具有上限的單調(diào)遞增函數(shù)（即勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊），如 圖4所示的斜坡函數(shù)y = k*x，運(yùn)算輸出值經(jīng)過q軸電流PI調(diào)節(jié)器，控制逆變模塊輸出無功 分量。其中所述的勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊的輸入量m(即斜坡函數(shù)中的X)為變壓器的空載電流 I?。所述的勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊的輸入量m也可以如圖3所示，采用三相電網(wǎng)電壓矢量的模 與變壓器的空載電流。
[0061] 本發(fā)明的并網(wǎng)控制過程如圖1、2所示，電壓、電流檢測(cè)模塊對(duì)變壓器輸出的電流 與電網(wǎng)電壓進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)得到的輸出電流i a、ib、i。經(jīng)abc/dq變換模塊變換后得到旋轉(zhuǎn)坐 標(biāo)下d軸電流PI調(diào)節(jié)器、q軸電流PI調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)id、iq，將參考信號(hào)與反饋信號(hào)進(jìn) 行比較，得到比較電流值，實(shí)現(xiàn)d軸電流環(huán)路、q軸電流環(huán)路的解耦控制，此外，d軸電流環(huán) 路中再加入由電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元輸出的電壓補(bǔ)償電流。然后經(jīng)dq/ α β變換，α β/abc變換，由PWM信號(hào)發(fā)生器模塊進(jìn)行脈寬調(diào)制，輸出PWM信號(hào)，控制逆變 模塊輸出交流電壓對(duì)變壓器進(jìn)行勵(lì)磁。
[0062] 在上述變壓器預(yù)勵(lì)磁控制過程中，控制逆變模塊的輸出電流從〇逐漸增大，光伏 并網(wǎng)逆變器的輸出電壓隨著對(duì)應(yīng)的勵(lì)磁電流增大也從0逐漸增大，且相位與電網(wǎng)電壓相位 始終保持一致，逐步對(duì)變壓器進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁，當(dāng)逆變模塊輸出電流即變壓器的勵(lì)磁電流增大 到變壓器空載電流等幅值時(shí)，逆變器輸出電壓與電網(wǎng)也達(dá)到一致，此時(shí)保持逆變器恒定該 輸出電壓信號(hào)輸出；直至在整個(gè)離網(wǎng)獨(dú)立運(yùn)行過程中直流信號(hào)檢測(cè)模塊檢測(cè)的直流母線電 壓始終保持在最低運(yùn)行直流母線電壓點(diǎn)之上并保持一段時(shí)間t。
[0063]電壓、電流檢測(cè)模塊（見圖1)主要完成并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓信號(hào)及并網(wǎng)逆變器輸出電 流信號(hào)的采集，并將所述的電壓、電流信號(hào)傳送給鎖相環(huán)PLL模塊、電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ) 償控制單元。
[0064]鎖相環(huán)PLL模塊計(jì)算并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓相位及電壓幅值，如圖6所示。將電 壓相位彳曰息和幅值彳目息發(fā)送給電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元、電流預(yù)處理單元。
[0065]
【權(quán)利要求】
1. 一種帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器，其特征在于，包括： 輸入模塊，用于向逆變控制單兀輸送輸入量； 直流電源，所述直流電源用于給逆變模塊提供直流側(cè)電壓； 變壓器，所述變壓器用于將逆變模塊的交流輸出端與電網(wǎng)進(jìn)行隔離； 電壓電流檢測(cè)模塊，所述電壓電流檢測(cè)模塊用于并網(wǎng)點(diǎn)三相電壓信號(hào)及并網(wǎng)逆變器輸 出電流信號(hào)的采集，并將檢測(cè)到的電壓信號(hào)、電流信號(hào)進(jìn)行處理，然后將處理后的電壓信號(hào) 發(fā)送給電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元；同時(shí)將處理后的電流信號(hào)發(fā)送給逆變控制單 元； 電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元，所述電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元用于根據(jù) 電壓電流檢測(cè)模塊發(fā)送的處理后的電壓信號(hào)計(jì)算得到電壓補(bǔ)償電流，并將該電壓補(bǔ)償電流 傳送給逆變控制單元； 逆變控制單元，所述逆變控制單元用于根據(jù)輸入模塊輸入的輸入量、電壓偏差計(jì)算及 電壓補(bǔ)償控制單元輸入的電壓補(bǔ)償電流以及電壓電流檢測(cè)模塊輸送的處理后的電流信號(hào) 得到控制信號(hào)，并將該控制信號(hào)發(fā)送給逆變模塊； 逆變模塊，所述逆變模塊用于根據(jù)直流電源提供的直流側(cè)電壓和逆變控制單元發(fā)送的 控制信號(hào)輸出無功分量對(duì)變壓器進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁或加載。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器，其特征在于：所 述電壓電流檢測(cè)模塊包括abc/dq變換模塊和鎖相環(huán)PLL模塊； 所述abc/dq變換模塊用于根據(jù)檢測(cè)得到的電流變換后得到旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)下d軸電流PI調(diào) 節(jié)器、q軸電流PI調(diào)節(jié)器的反饋信號(hào)id、iq ; 所述鎖相環(huán)PLL模塊用于根據(jù)采集到的電壓信號(hào)計(jì)算并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓相位及 電壓幅值，并將計(jì)算得到的并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)點(diǎn)電壓相位及電壓幅值發(fā)送給電壓偏差計(jì)算及 電壓補(bǔ)償控制單元；而所述電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元根據(jù)鎖相環(huán)PLL模塊發(fā)送的 電壓相位及電壓幅值計(jì)算得到電壓補(bǔ)償電流，并將該電壓補(bǔ)償電流傳送給d軸電流PI調(diào)節(jié) 器； 所述逆變控制單元包括勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊、d軸電流PI調(diào)節(jié)器、q軸電流PI調(diào)節(jié)器、 dq/α β變換模塊、α β/abc變換模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器；所述dq/α β變換模塊、α β/abc 變換模塊、PWM信號(hào)發(fā)生器依次連接在一起，同時(shí)所述d軸電流PI調(diào)節(jié)器、q軸電流PI調(diào)節(jié) 器并聯(lián)在dq/α β變換模塊的輸入端上，而所述勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊與q軸電流PI調(diào)節(jié)器輸 入端連接，同時(shí)所述勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊與輸入模塊連接； 所述勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊，用于接收輸入模塊輸入的輸入量，并根據(jù)該輸入量得到一個(gè) 輸出量，并將該輸出量作為q軸電流PI調(diào)節(jié)器的第一參考信號(hào)，同時(shí)產(chǎn)生d軸電流PI調(diào)節(jié) 器的無功參考電流； 所述d軸電流PI調(diào)節(jié)器根據(jù)無功參考電流、電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元傳送的 電壓補(bǔ)償電流、以及abc/dq變換模塊傳送的反饋信號(hào)id得到d軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)，并將 該d軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)傳遞給dq/ α β變換模塊； 所述q軸電流PI調(diào)節(jié)器用于根據(jù)第一參考信號(hào)、以及abc/dq變換模塊傳送的反饋信 號(hào)iq得到q軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)，并將該q軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)傳遞給dq/ α β變換模塊； 所述d軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)、q軸電流PI調(diào)節(jié)參數(shù)依次經(jīng)過dq/ α β變換模塊、α β / abc變換模塊，得到的變換信號(hào)發(fā)送給PWM信號(hào)發(fā)生器； 所述PWM信號(hào)發(fā)生器根據(jù)變換信號(hào)進(jìn)行脈寬調(diào)制，輸出PWM信號(hào)給逆變模塊。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器，其特征在于：所 述輸入模塊的輸入量為變壓器的空載電流，或者所述輸入量為變壓器的空載電流和電網(wǎng)電 壓矢量的模。
4. 一種基于權(quán)利要求3所述的帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器的無縫并網(wǎng) 控制方法，其特征在于：并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)前，逆變控制單元通過勵(lì)磁指令運(yùn)算模塊的第一參 考信號(hào)和無功參考電流控制逆變模塊輸出無功分量對(duì)輸出側(cè)的隔離變壓器進(jìn)行預(yù)勵(lì)磁，預(yù) 勵(lì)磁完成后再并網(wǎng)，此時(shí)無功參考電流的電流為〇 ;并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)后，通過電壓偏差計(jì)算 及電壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ)償電流與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制 并網(wǎng)逆變器吸收或者發(fā)出無功電流，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至電壓偏差范圍以內(nèi)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并 網(wǎng)逆變器的安全無縫并網(wǎng)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器的無縫并網(wǎng)控 制方法，其特征在于：所述并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)后使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至電壓偏差范圍以內(nèi)的方 法： 當(dāng)并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)電壓跌落時(shí)，電壓偏差計(jì)算及電壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ)償電流 與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制并網(wǎng)逆變器發(fā)出無功電流，使并網(wǎng)點(diǎn)電 壓恢復(fù)至正常電壓范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安全無縫并網(wǎng)； 當(dāng)其并網(wǎng)點(diǎn)電壓出現(xiàn)電壓升高超出電網(wǎng)規(guī)范對(duì)電壓偏差的限制時(shí)，電壓偏差計(jì)算及電 壓補(bǔ)償控制單元輸出電壓補(bǔ)償電流與無功參考電流疊加得到新的無功參考電流，控制并網(wǎng) 逆變器吸收無功電流，使并網(wǎng)點(diǎn)電壓恢復(fù)至正常電壓范圍，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)逆變器的安全無 縫并網(wǎng)。
6. 根據(jù)根據(jù)權(quán)利要求5所述的帶并網(wǎng)點(diǎn)動(dòng)態(tài)電壓補(bǔ)償?shù)臒o縫并網(wǎng)逆變器的無縫并網(wǎng) 控制方法，其特征在于：所述輸入模塊的輸入量為變壓器的空載電流，或者所述輸入量為變 壓器的空載電流和電網(wǎng)電壓矢量的模。
【文檔編號(hào)】H02J3/38GK104300581SQ201410605079
【公開日】2015年1月21日 申請(qǐng)日期:2014年10月31日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月31日
【發(fā)明者】余海濤, 張笑薇 申請(qǐng)人:東南大學(xué)