一种组合式三相逆变器运行控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微电网离网模式下分布式电源发电技术领域，涉及一种组合式三相逆 变器运行控制方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，由于能源的紧缺和环境污染的严重，微电网的发展在世界各国受到高度 重视。微电网是由分布式电源、储能系统、能量转换装置、监控和保护装置、负荷等汇集而成 的小型发配电、用电系统，既可以并网运行也可以孤岛运行。微电网的重要组成部分是分 布式电源，分布式电源具有多方面的优点，例如：有助于提高配电系统对分布式电源的接纳 能力；可有效提高间歇式可再生能源的利用效率，实现用能优化，并且可以降低配电网络损 耗；在电网故障时，可保障关键负荷供电，提高供电可靠性；可用于解决偏远地区用户的供 电问题。
[0003] 微电网孤岛运行时，电压和频率的参考是由微电网内部产生，控制方法通常采用 对等控制。对等控制策略是基于微电网和公共电网的关系和微电网内分布式电源运营时具 有的灵活性，设计的一种"即插即用"的控制方案。由于对等控制策略不依赖于通信联系， 从而可以降低微电网建设和维护成本，提高工作的可靠性。
[0004] 对于各分布式电源若以电压源型逆变器（VSI)作为输出接口常采用下垂控制方 式，即通过就地采集电压源型逆变器输出的电压和电流，计算有功、无功，再按照下垂特性 调节VSI输出的频率和电压幅值，来控制逆变器输出功率，可以有效跟踪负荷需求，并且在 逆变器并联时可实现自动均流，负荷功率按逆变器容量均分。
[0005] 然而，在基于下垂控制的组合式三相逆变器并联运行中，如何控制三相不平衡负 荷下逆变器输出电压的对称性是个难点，因此设计合理的控制方法是很有必要的。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种组合式三相逆变器运行控制方法，在微电网离网运行模 式下，当三相负荷不平衡时，能够保证逆变器输出三相电压的对称性。
[0007] 本发明所采用的技术方案是，一种组合式三相逆变器运行控制方法，按照以下步 骤实施：
[0008] 步骤1，采集逆变器的三相滤波电容电压113，11)3，11。和三相滤波电感电流信号^ 13， ic；
[0009] 步骤2,利用平均功率计算模块对步骤1采集的各相电压值和电流值进行平均功 率计算，得到逆变器各相的输出平均有功功率p a，pb，P。和输出无功功率Q a，Qb，Q。；
[0010] 步骤3,将步骤2中得到的各相输出平均有功功率Pa，Pb，P。和输出无功功率Q a，Qb， Q。经过下垂控制器进行下垂控制得到逆变器的输出三相电压参考值u Mfa，uMfb，uMf。；
[0011] 步骤4,将逆变器输出各相电压参考值uMfa，UMfb，u Mf。与对应的逆变器输出相电压 113，％，11。进行相减，得到各相电压误差八11 ￡1，八1113，八11(;;
[0012] 步骤5,将逆变器输出各相电压误差Aua，Aub，Au。输入至电压调节器中，并经电 压调节器进行调节，输出各相电流参考值i Mfx;
[0013] 步骤6,将逆变器输出各相电流参考值与逆变器输出电流进行相减，得到各相电流 误差；
[0014] 步骤7,将各相电流误差输入至电流调节器中，并经电流调节器进行调节产生调制 信号；
[0015] 步骤8,调制信号经调制模块进行调制，产生开关控制信号，从而对逆变器进行调 节，保证逆变器输出三相电压的对称性。
[0016] 本发明的特点还在于，
[0017] 步骤2具体为平均功率计算模块采用功率计算方法将采集的三相滤波电容电压 ua，ub，u。和三相滤波电感电流信号i a，ib，i。采用虚拟正交矢量计算法，然后经过低通滤波 的方法计算逆变器的输出平均功率。
[0018] 步骤2中平均功率计算模块采用瞬时功率积分法求平均功率。
[0019] 步骤3按照以下步骤实施：
[0020] 步骤3. 1，下垂控制器将各相输出平均有功功率Pa，Pb，P。进行处理得到电压频率， 对输出无功功率Qa，Qb，Q。进行处理得到电压幅值；
[0021] 步骤3. 2,把步骤3. 1得到的电压频率进行积分并结合三相电压初始相角相差 120度得到三相电压的相位，并利用三相电压相位和电压幅值得到参考电压矢量u Mfa，uiefb， Urefc 〇
[0022] 步骤3. 1中下垂控制器对于有功功率按照以下方法进行处理；
[0023] A，建立S函数；S函数为：
[0024]
【主权项】
1. 一种组合式=相逆变器运行控制方法，其特征在于，按照w下步骤实施： 步骤1，采集逆变器的立相滤波电容电压U。，Ub，11。和；相滤波电感电流信号iib，i。； 步骤2,利用平均功率计算模块对步骤1采集的各相电压值和电流值进行平均功率计 算，得到逆变器各相的输出平均有功功率P。，Pb，P。和输出无功功率Q。，Qb，Q。； 步骤3,将步骤2中得到的各相输出平均有功功率P。，Pb，P。和输出无功功率Q。，Qb，Q。 经过下垂控制器进行下垂控制得到逆变器的输出S相电压参考值Uuf。，Uufb，Uuf。； 步骤4,将逆变器输出各相电压参考值UuwUufb，Uuf。与对应的逆变器输出相电压u。，Ub，u进行相减，得到各相电压误差Aua，Aub，Auc; 步骤5,将逆变器输出各相电压误差Au。，Aub，Au。输入至电压调节器中，并经电压调 节器进行调节，输出各相电流参考值iuh; 步骤6,将逆变器输出各相电流参考值与逆变器输出电流进行相减，得到各相电流误 差； 步骤7,将各相电流误差输入至电流调节器中，并经电流调节器进行调节产生调制信 号； 步骤8,调制信号经调制模块进行调制，产生开关控制信号，从而对逆变器进行调节，保 证逆变器输出=相电压的对称性。
2. 根据权利要求1所述的一种组合式=相逆变器运行控制方法，其特征在于，所述步 骤2中平均功率计算模块采用功率计算方法将采集的^相滤波电容电压U。，Ub，ia〇S相滤 波电感电流信号i。，ib，i。采用虚拟正交矢量计算法，然后经过低通滤波的方法计算逆变器 的输出平均功率。
3. 根据权利要求1所述的一种组合式=相逆变器运行控制方法，其特征在于，所述步 骤2中平均功率计算模块采用瞬时功率积分法求平均功率。
4. 根据权利要求1所述的一种组合式=相逆变器运行控制方法，其特征在于，所述步 骤3按照W下步骤实施： 步骤3. 1，下垂控制器将各相输出平均有功功率P。，Pb，P。进行处理得到电压频率，对输 出无功功率Q。，Qb，Q。进行处理得到电压幅值； 步骤3. 2，把步骤3. 1得到的电压频率进行积分并结合=相电压初始相角相差120度得 到；相电压的相化然后利用；相电压相位和电压幅值得到参考电压矢量UuwUufb，Uuf。。
5. 根据权利要求4所述的一种组合式=相逆变器运行控制方法，其特征在于，步骤3. 1 中下垂控制器对于有功功率按照W下方法进行处理； A，建立S函数；S函数为；
式中，p,(x=a、b、C)为每一相的输出有功功率，f,(x=a、b、C)每一相输出频率； 戶=^片为有功下垂系数，Pf为逆变器额定功率； B，设定S函数的中屯、点为M(Pe，f。)，从而确定一条参考曲线S;其中，口。=?,/2，片为额 定频率； c，计算偏移量AP，并根据步骤3. 2确定的参考曲线S，确定每一相的S曲线，其中AP=P,-P。;具体为： 将每一相输出的平均有功功率扣与P。比较，若P,<P。，则将M点向左平移IAPI，得到 该相的参考曲线诺Py>P。，则将M点向右平移IAPI，得到该相的参考曲线。
6. 根据权利要求4所述的一种组合式=相逆变器运行控制方法，其特征在于，步骤3. 1 中下垂控制器通过W下方法对无功功率进行处理： A，根据各相输出的平均无功功率大小值，判断出负荷中间相； B，对于负荷中间相采用固定下垂系数n,，并使负荷中间相的幅值等于额定空载电压； 其中，My= ^，Qt为逆变器输出最大的无功功率； C，令其他两相的下垂系数与中间相的下垂系数相等，并将中间相曲线进行上下平移得 到其他两相曲线。
7. 根据权利要求1至6中任意一项所述的一种组合式=相逆变器运行控制方法，其特 征在于，所述步骤5中电压调节器为单独的纯比例控制器、PI控制器、PR控制器、准比例谐 振控制器或重复控制器。
8. 根据权利要求1至6中任意一项所述的一种组合式=相逆变器运行控制方法，其特 征在于，所述步骤7中电流调节器为纯比例控制器或比例积分控制器、预测电流控制器或 无差拍控制器。
9. 根据权利要求1至6中任意一项所述的一种组合式=相逆变器运行控制方法，其特 征在于，所述步骤8中调制模块采用正弦脉宽调制。
【专利摘要】本发明公开了一种组合式三相逆变器运行控制方法，包括以下步骤：采集逆变器三相滤波电容电压和三相滤波电感电流信号；对各相电压值和电流值进行平均功率计算，得到各相输出平均有功功率和输出无功功率，并分别经下垂控制器得到输出三相电压参考值；将输出各相电压参考值与对应的逆变器输出相电压相减，得到各相电压误差；各相电压误差经电压调节器中调节，得到各相电流参考值，进而与逆变器输出电流相减，得到各相电流误差；各相电流误差经电流调节器调节产生调制信号，并经调制模块调制产生开关控制信号。本发明的组合式三相逆变器运行控制方法，在微电网离网运行模式下，当三相负荷不平衡时，能够保证逆变器输出三相电压的对称性。
【IPC分类】H02J3-26
【公开号】CN104795826
【申请号】CN201510180564
【发明人】任碧莹, 赵欣荣, 孙向东, 张琦
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年7月22日
【申请日】2015年4月15日