适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种适用于电网不平衡工况下的同步逆变器 控制系统。
【背景技术】
[0002] 随着国民经济的快速发展，人们对电力的需求量越来越大，电网的规模以及远距 离输送的电力容量均在不断增长。此时，集中式大电网成本高、运行难度大、可靠性低等缺 陷将随着电网规模的扩大日渐凸显，越来越不能满足人们对电力供应的质量及用电安全性 与可靠性的要求。近年来，由电网中单点故障引起的大规模停电事故频频发生，充分暴露出 了大电网系统的脆弱性，供电可靠性问题已引起各国人员的高度重视。此外，集中式大电网 发电系统不能跟踪电力负荷的变化，系统的灵活性相对较差。若为了短暂的峰荷建造发电 厂，所需花费很大，经济效益很低。为了节省投资，提高发电系统的安全性与灵活性，分布式 发电系统及微电网系统应运而生。
[0003] 在分布式发电及微电网系统中，储能变流器、并网逆变器是实现分布式发电和微 电网系统能量转换和传递的核心装置。特别是基于虚拟同步机控制为核心的同步逆变器控 制方案，由于其具有模拟同步电机的一次调压/调频功能，以及虚拟转动惯量等环节，在外 特性可与同步发电机相媲美。当微电网或配电网发生电压频率异常事件时，能有效地为电 网提供必要的有功和无功支撑，极大提高了分布式发电系统和微电网的运行可靠性，从而 特别适用于储能装置、新能源发电装置与配电网之间的连接。目前，关于同步逆变器控制策 略大多针对理想的三相平衡电网开展相关研究，如何实现同步逆变器在电网发生不平衡工 况下正常运行，提高同步逆变器在电网不平衡工况下的运行能力和其工作稳定性是同步逆 变器控制的重点和难点。
[0004] 因此，研究适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，保证同步逆变器在 电网不平衡工况下依然能够输出平衡的入网电流，对于实现同步逆变器应用在分布式发电 系统和微电网领域，提高其稳定性和可靠性具有重要的理论意义和实用价值。
【发明内容】
[0005] 本发明所要解决的技术问题在于，提供一种适用于电网不平衡工况下的同步逆变 器控制系统，可实现基于虚拟同步机控制为核心的同步逆变器工作在电网不平衡工况下。
[0006] 为了解决上述技术问题，本发明提供了一种适用于电网不平衡工况下的同步逆变 器控制系统，包括依次连接的电源、三相逆变器主电路、LC滤波电路和电网，还包括：
[0007] 电流采集模块，用于采集所述三相逆变器主电路输出的电感电流iABC;
[0008] 电压采集模块，用于采集所述三相逆变器主电路输出的电压Uciabc;
[0009] 电压信号处理模块，用于获取所述三相逆变器主电路输出的电压Uciak的幅值V ^和 负序分量Uciabc ;
[0010] 功率计算模块，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电感电流iABe和电压u 计算得到有功功率P。和无功功率q。；
[0011] 电压参考信号幅值计算模块，用于根据三相逆变器主电路输出的电压幅值Vci、电 网电压额定幅值V n、无功功率给定值Qraf和无功功率q ^计算得到电压参考信号的幅值V
[0012] 电压参考信号相位计算模块，用于根据电网额定角频率ωη、有功功率给定值P raf 和有功功率Pci计算得到电压参考信号的相位Θ ^
[0013] 电压参考信号生成模块，用于根据所述电压参考信号的幅值Vraf和所述电压参考 信号的相位Q ci生成电压参考信号VrafABC;
[0014] 电流环参考信号生成模块，用于根据所述电压参考信号vrafABe和三相逆变器主电 路输出的电压U ciabc生成电流参考信号i refABC?
[0015] 正序调制信号生成模块，用于根据所述电流参考信号i"fABe和所述电感电流i ABC生 成正序调制?目号vmABC+;
[0016] 调制模块，用于根据所述电压信号处理模块得到的负序分量1!￡^和所述正序调制 信号 VniABe+生成调制波对载波信号V。进行调制，生成控制信号d，以控制逆变器功率开关。
[0017] 进一步的，所述电压信号处理模块具体包括：
[0018] 电压正负序分离单元，用于从所述三相逆变器主电路输出的电压Uc^中分理处负 序分量Uciabc ;
[0019] 幅值检测单元，用于获取所述三相逆变器主电路输出的电压Uciffie的幅值V ^
[0020] 进一步的，所述电压参考信号幅值计算模块具体包括：
[0021] 电压-无功功率下垂控制调节单元，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电压 幅值V。和电网电压额定幅值V n计算得到无功功率下垂给定值Qd，其中，Qd= (vn-v。）*kv， kv为电压-无功下垂系数；
[0022] 积分调节单元，用于根据所述无功功率下垂给定值Qd、无功功率给定值Qraf和无功 功率1计算得到电压参考信号幅值V"f，其中，
，1(为积分系 数。
[0023] 进一步的，所述电压参考信号相位计算模块具体包括：
[0024] 频率-有功功率下垂控制调节单元，用于根据电网额定角频率、和虚拟转 动惯量模块输出的参考信号的角频率U ci计算得到有功功率下垂给定值？4，其中，Pd= (ωη_ω。）*k f，kf为步页率-有功下垂系数；
[0025] 虚拟转动惯量单元，用于根据有功功率给定值P"f、有功功率p。和所述有功功率下 垂给定值？4计算得到参考信号的角频率ω ^，其中，
J为虚 拟转动惯量；
[0026] 逆变器相位生成单元，用于根据所述参考信号的角频率Coci计算得到电压参考信 号的相位S ci，其中，
[0027] 进一步的，所述电压参考信号生成模块具体用于根据所述电压参考信号的幅值 Vraf和所述电压参考信号的相位Θ ^生成电压参考信号VrafABe，其中，
[0028]
[0029] 进一步的，所述电流环参考信号生成模块具体用于根据所述电压参考 信号vrafAre和三相逆变器主电路输出的电压u生成电流参考信号i rafAre，其中，
，其中，L表示同步逆变器输出滤波电感。
[0030] 进一步的，所述正序调制信号生成模块具体包括：
[0031] 电流正负序分离单元，用于从所述电流参考信号i"fABC中分离出正序分量i rafABC+;
[0032] 电流环调节单元，用于根据所述正序分量所述电感电流i ΑΒε生成正序调 制信号ν"^+，其中，
式中kp为电流环调节器比例系数， Ic1为电流环调节器积分系数。
[0033] 进一步的，所述调制模块包括：
[0034] 调制波生成单元，用于根据所述电压信号处理模块得到的负序分量1!￡^和所述正 序调制彳目号V mAB(：+生成调制波VmAB(：，其中， VmABC - V mABC++UoABC。
[0035] 脉宽调制单元，用于根据所述调制波Vniffie对载波信号V。进行脉宽调制，生成控制 信号d，以控制逆变器功率开关。
[0036] 实施本发明，具有如下有益效果：本发明适用于电网不平衡工况下的同步逆变器 控制系统，实现了基于虚拟同步机控制为核心的同步逆变器在电网不平衡工况下，依然能 输出波形良好、三相平衡的入网电流，确保同步逆变器系统安全稳定可靠运行。整个同步逆 变器系统始终保持稳定运行。
【附图说明】
[0037] 为了更清楚地说