一种逆变器和其控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电源转换装置领域，具体地，涉及一种逆变器和其控制方法。
【背景技术】
[0002]分布式发电系统中，新能源发电设备的接入方式直接影响系统发电效率。经过多年研宄，国内外的研宄人员提出了多种卓有成效的针对光伏并网发电的功率变换系统解决方案。根据功率等级、安装方式等，主要有集中式、串式、多串式、交流模块式、直流模块式和级联型H桥等结构。其中，交流模块式、直流模块式和级联型H桥结构可以实现组件级最大功率点跟踪(Maximum Power Point Tracking，MPPT)，因此受到了更为广泛的研宄和关注。
[0003]将级联型H桥的结构应用至分布式光伏发电并网系统最早由S.A.Khajehoddin等学者在2007年提出并展开研宄。基于该思想，申请公布号分别为“CN104124703”和“CN103337873”的中国发明专利申请，分别给出了级联型H桥在低压和高压光伏系统中的电压变换单元的具体实施电路。如图1所示，该逆变器包括第一电压变换单元、第二电压变换单元、……、第η电压变换单元，以及用于滤波的电感LjPL2。
[0004]文献“Ε.Villanueva, P.Correa, J.Rodriguez, and Μ.Pacas.Control of a singlephase cascaded H—bridge multilevel inverter for grid-connected photovoltaicsystems.1EEE Transact1ns on Industrial Electronics.2009，56 (11):4399-4406.，，提出了针对级联型H桥结构的逆变器控制策略。但是，这种控制策略需要通过集中控制器对各H桥模块进行控制，故系统控制环节的分布式程度低。
[0005]另一方面，现有技术中，每个H桥模块并不包括交流滤波电路，故级联型H桥的并网结构本质上是一台逆变器，如图1所示。
[0006]有必要研宄出一种具有控制环节分布式程度高、适合串联系统运行的逆变器及其控制方法。
【发明内容】
[0007]为至少部分地解决上述技术问题，本发明提供一种具有控制环节分布式程度高、适合串联系统运行的逆变器及其控制方法。
[0008]根据本发明的一个方面，提供一种逆变器。其包括发电单元(10)、直流-交流转换电路(20)以及直流-交流转换控制电路(30)；
[0009]其中，所述发电单元(10)包括直流母线电容(102);
[0010]所述直流-交流转换电路(20)包括依次连接的逆变功率电路(201)和滤波电路(202)，其中所述逆变功率电路(201)的输出端与所述滤波电路(202)的输入端连接，所述滤波电路(202)的输出端配置为接入电网或其他逆变器的滤波电路的输出端；
[0011]所述直流-交流转换控制电路(30)包括母线电压采样电路(301)、电感电流采样电路(302)、输出电压采样电路(303)和逆变及串联控制功能模块(304)，
[0012]所述母线电压采样电路(301)采样所述直流母线电容(102)的电压，所述电感电流采样电路(302)的输入端与所述逆变功率电路(201)的输出端连接，所述输出电压采样电路(303)分别采样所述逆变器的输出电压和电网电压，
[0013]所述逆变及串联控制功能模块(304)包括:母线电压调节器、相角计算单元、功率计算单元、输出电压调节器、第一无功功率调节器、电流基准相位调节器、电感电流控制单元、驱动信号产生单元、乘法单元、第一加法单元、第一减法单元、第二减法单元和第三减法单元，其中
[0014]所述母线电压采样电路(301)的输出端与第一减法单元的输入正端连接，第一减法单元的输入负端输入母线电压基准信号，第一减法单元的输出端与母线电压调节器的输入端连接，母线电压调节器的输出端与第一加法单元的一输入端连接，第一加法单元的另一输入端输入输出电压幅值基准信号，第一加法单元的输出端与乘法单元的一输入端连接，乘法单元的另一输入端与相角计算单元的输出端连接，相角计算单元的输入端与所述输出电压采样电路(303)的第一输出端连接，乘法单元的输出端与第二减法单元的输入正端连接，第二减法单元的输入负端与所述输出电压采样电路(303)的第二输出端连接，第二减法单元的输出端与输出电压调节器的输入端连接，输出电压调节器的输出端与电流基准相位调节器的一输入端连接，
[0015]功率计算单元的第一输入端和第二输入端分别连接所述电感电流采样电路(302)和所述输出电压采样电路(303)的第一输出端，第三减法单元的输入负端与功率计算单元的第一输出端连接，第三减法单元的输入正端接收总无功功率基准信号，第一无功功率调节器的输入端与第三减法单元的输出端连接，第一无功功率调节器的输出端与电流基准相位调节器的另一输入端连接，
[0016]电流基准相位调节器的输出端与电感电流控制单元的输入端连接，电感电流控制单元的输出端与驱动信号产生单元的输入端连接，驱动信号产生单元的输出端与所述逆变功率电路(201)连接。
[0017]根据本发明一个实施例，所述逆变及串联控制功能模块(304)还包括:第二无功功率调节器、第二加法单元和第四减法单元，并且所述乘法器与所述相角计算单元的连接经由第二加法单元，功率计算单元的第三输入端连接所述输出电压采样电路(303)的第二输出端，功率计算单元的第二输出端与第四减法单元的输入负端连接，第四减法单元的输入正端接收本机无功功率基准信号，第四减法单元的输出端与第二无功功率调节器的输入端连接，第二无功功率调节器的输出端与第二加法单元的一输入端连接。
[0018]根据本发明一个实施例，所述乘法单元的另一输入端与所述相角计算单元的输出端直接连接。
[0019]根据本发明一个实施例，所述发电单元(10)还包括多个串联的光伏组件。
[0020]根据本发明一个实施例，所述输出电压采样电路(303)包括采样电容或采样电阻。
[0021]根据本发明另一方面，还提供了一种上述逆变器的控制方法，包括:
[0022]测量直流母线电容电压，以得到直流母线电压反馈信号Udf;
[0023]测量逆变器电感电流，以得到电感电流反馈信号
[0024]测量所述逆变器的输出电压，以得到输出电压反馈信号Utjf;
[0025]测量电网电压，以得到电网电压反馈信号Ugf;
[0026]将直流母线电压反馈信号Udf与母线电压基准信号u dMf相减，通过母线电压调节得到输出电压幅值调节量Au。；
[0027]通过针对电网电压反馈信号Ugf进行相角计算得到电网电压相角信号Θ g，根据输出电压幅值调节量Διι。与输出电压幅值基准信号Uot相加之和以及电网电压相角信号Θ g得到输出电压瞬时值基准信号Horef;
[0028]输出电压瞬时值基准信号u_f与输出电压反馈信号u #相减后，通过输出电压调节得到第一电感电流基准信号ihfl;
[0029]将电网电压反馈信号Ugf、电感电流反馈信号和逆变器串联台数N相乘后得到总无功功率反馈信号Qgf，总无功功率基准信号Qgref与总无功功率反馈信号Q gf相减后，通过无功功率调节得到电流基准相位偏移信号0卩
[0030]将电流基准相位偏移信号0肩加至第一电感电流基准信号i tofl的相位中得到第二电感电流基准信号ihf2;以及
[0031]将第二电感电流基准信号itof2转换成调制信号，并根据所述调制信号生成所述驱动信号，以驱动所述逆变器的逆变功率电路。
[0032]根据本发明一个实施例，所述得到输出电压瞬时值基准信号的步骤包括:通过将输出电压幅值调节量△ U。与输出电压幅值基准信号U 相加之和乘以电网电压相角信号9g来得到输出电压瞬时值基准信号uOTrf。
[0033]根据本发明一个实施例，所述得到输出电压瞬时值基准信号的步骤包括:将电感电流反馈信号和输出电压反馈信号u Λ相乘后得到本机无功功率反馈信号Q of,本机无功功率基准Q_f与本机无功功率反馈信号Q #相减后，通过无功功率调节得到本机电压相位调节量Δ Θ g;以及
[0034]通过将输出电压幅值调节量Δ U。与输出电压幅值基准信号U 相加之和乘以电网电压相角信号08与本机电压相位调节量△ Θ 8之和来得到输出电压瞬时值基准信号uOTrf。
[0035]本发明所提供的逆变器包含完整的直流-交流转换电路，该直流-交流转换电路中包括滤波电路。多台逆变器可以串联连接到电网中。各台逆变器输出电压的基波串联。因此该逆变器串联能够组成模块化和分布式程度高的电网系统。
[0036]当本发明所提供的逆变器串联运行时，各台逆变器仅有功率互连线，无需集中控制器和控制信号互连线即可实现有功和无功功率的合理分配。
[0037]在
【发明内容】
中引入了一系列简化形式的概念，这将在【具体实施方式】部分中进一步详细说明。本
【发明内容】
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。
[0038]以下结合附图，详