一种用于逆变系统的控制方法及控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及逆变系统，特别是涉及一种用于逆变系统的控制方法及控制装置。
【背景技术】
[0002] 逆变器单元是一种基于电力电子技术的功率变换装置，用于将电能从直流转为交 流或从交流转为直流。通常，为了方便扩容和兀余设计等目的，模块化并联电源系统架构得 到了广泛的采用。如图1所示为现有技术中的逆变系统的结构示意图。现有技术中的逆变 系统包括N(N> 1)台逆变器单元（VSC)，该N台逆变器单元并联，为本地负载化oad)供电。
[0003] 对于送样一个并联电源系统，既要使得负载电压Vmg稳定在某个参考值化ef，例 如该参考值可W是恒定220V、50化的正弦波，又要控制负载的功率平均分配在N台逆变器 单元之间。前一个控制目标称为电压调整（voltage regulation),后一个控制目标称为负 载功率均分（power sharing)。
[0004] 对于电压调整的控制目标，通常采用电压闭环控制方法，例如，采用电压外环电流 内环的多闭环控制等。只要电压环的带宽设计得足够高就可W保证电压控制精度。送对于 单台逆变器单元来讲较容易实现，但是，当多台逆变器单元并联后，负载电压将由所有逆变 器单元共同决定。同时，每台逆变器单元的输出功率将由其输出电压及输出阻抗共同决定， 由于在实际应用中各逆变器单元的元器件参数及线路阻抗等参数很难完全相同，所W为了 获得功率均分，就需要各逆变器单元输出不同的电压。所W，不是简单的给各逆变器单元设 定相同的电压指令进行电压闭环控制即可充分实现电压调整和功率均分的目标。
[0005] 在现有技术中，下垂值roop)控制是实现并联逆变器单元功率均分的方法之一。 所谓下垂控制是指逆变器单元输出电压指令随着输出功率的变化而变化，通常表现为一条 下垂曲线。如图2(a)所示为有功功率-输出电压频率曲线示意图，W输出阻抗呈感性的情 况为例，逆变器单元输出电压的频率《随着逆变器单元输出的有功功率P的增大而减小。 如图2化）所示为无功功率-输出电压幅值曲线示意图，逆变器单元输出电压的幅值V随着 逆变器单元输出无功功率Q的增大而减小。并且，为了获得更好的功率均分效果，下垂曲线 的倾斜程度将更大，但送样会牺牲电压调整率，即输出电压受负载的影响更大，也就是说电 压调整和功率均分不能兼得，对逆变系统的设计往往需要在两者间做折中考虑。
[0006] 可见，如何同时获得有效的功率均分W及良好的电压调整成为本领域亟待解决的 技术问题。
【发明内容】
[0007] 本发明需要解决的技术问题是，提供一种用于逆变系统的控制方法及控制装置， W使得并联的多个逆变器单元之间获得有效的功率均分，同时还能保持良好的输出电压精 度。
[0008] 为解决上述问题，本发明还公开了一种用于逆变系统的控制方法，所述逆变系统 包括并联连接的多个逆变器单元，该控制方法包括：
[0009] 接收一反映负载电压的反馈信号Vmg W及一电压参考信号化ef ;
[0010] 根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg W及所述电压参考信号化ef，产生一反映 逆变输出功率的指令信号，其中，该反映逆变输出功率的指令信号包括一反映有功功率的 指令信号Pset W及一反映无功功率的指令信号Qset ;
[0011] 将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元的有功功率-输出电 压频率曲线（P-巧的第一偏移量，W及将所述反映无功功率的指令信号Qset作为所述逆变 器单元的无功功率-输出电压幅值曲线（Q-V)的第二偏移量；
[0012] 根据所述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线， W及根据所述第二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线，藉由 逆变器单元调整后的输出电压频率和输出电压幅值W调整逆变系统的负载电压。
[0013] 上述产生反映逆变输出功率的指令信号的步骤进一步包括：
[0014] 根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg W及所述电压参考信号化ef，计算虚拟电 流iv ;
[0015] 根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所计算的虚拟电流iy，通过点积计算得 到所述反映有功功率的指令信号Pset ; W及
[0016] 根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所计算的虚拟电流iy，通过叉积计算得 到所述反映无功功率的指令信号Qset,
[0017] iv = (Vmg-A^ref)/Zv
[001 引 Pset = Vmg *iv
[001引谷陆(刪V
[0020] 其中，Zv为虚拟阻抗。
[0021] 该逆变系统的输出禪接至电网，该电压参考信号化ef为电网电压的反馈信号。
[0022] 该逆变系统的输出与一交流系统的输出电性禪接，该电压参考信号化ef为反映 该交流系统输出电压的反馈信号。
[0023] 所述虚拟阻抗为一虚拟电阻与一虚拟电抗的组合、一虚拟电阻或者一虚拟电抗。
[0024] 所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线（P-F) W及所述逆变器单元的无 功功率-输出电压幅值曲线（Q-V)分别满足如下关系式：
[00 巧] W = (Pset-FOm+W set
[0026] E = (Qset-Q)n+Vset
[0027] 其中《为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功 率的信号，《 Wt为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，Vwt为电压 幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的 控制信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益。
[0028] 所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线（P-F) W及所述逆变器单元的无 功功率-输出电压幅值曲线（Q-V)分别满足如下关系式：
[0029] Q = (Pset-P) (( T cS+l)/( T fS+l))m+?set
[0030] E = (Qset-Q) n+Vset
[0031] 其中《为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功 率的信号，《 Wt为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，1/Tf为滤波 单元的极点，I/ T。为滤波单元的零点，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无 功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，n为反映无功功率下垂特性 的比例单元增益。
[0032] 所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线（P-F) W及所述逆变器单元的无 功功率-输出电压幅值曲线（Q-V)分别满足如下关系式：
[003引 Q = (Pset-P) m+ ? set
[0034] V = (Qset-曲（（T cS+1) / ( T fS+1)) n+Vset
[0035] 其中《为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功 率的信号，《 Wt为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，Vset为电压 幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的 控制信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益，1/ T f为滤波单元的极点，1/ T。为 滤波单元的零点。
[0036] 所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线（P-F) W及所述逆变器单元的无 功功率-输出电压幅值曲线（Q-V)分别满足如下关系式：
[0039] 其中《为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功 率的信号，为频率设定信号，m'为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，反映虚拟电 机转动惯量的积分单元的积分增益为1/H，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元 无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，Dq为反映无功功率下垂 特性的比例单元增益，反映无功功率偏差的信号的积分单元的积分增益1/K。
[0040] 该控制方法适用于H相逆变系统或单相逆变系统。
[0041] 本发明还公开了一种用于逆变系统的控制装置，所述逆变系统包括并联连接的多 个逆变器单元，所述控制装置包括：
[004引系统电压控制器，用于接收一反映负载电压的反馈信号Vmg W及一电压参考信号 Vref,并输出一反映逆变输出功率的指令信号，其中，该反映逆变输出功率的指令信号包括 一反映有功功率的指令信号Pset W及一反映无功功率的指令信号Qset ;
[0043] 多个单元电压控制器，与所述多个逆变器单元一一对应，每一单元电压控制器用 于接收所述反映有功功率的指令信号Pset、所述反映无功功率的指令信号Qset、一频率设 定信号一电压幅值设定信号Vset、相应逆变器单元的反映输出电压的反馈信号Vo W 及反映输出电流的反馈信号io,并输出该逆变器单元的一电压指令信号e*。
[0044] 所述单元电压控制器将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元 的有功功率-输出电压频率曲线（P-巧的第一偏移量，W及将所述反映无功功率的指令信 号Qset作为所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线（Q-V)的第二偏移量，根据所 述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线，W及根据所述第 二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线，藉由逆变器单元调整 后的输出电压频率和输出电压幅值W调整逆变系统的负载电压。
[0045] 所述系统电压控制器还包括一虚拟电流计算单元，用于根据所述反映负载电压的 反馈信号Vmg W及所述电压参考信号化ef，计算虚拟电流iv，
[0046] iv = (Vmg-Vref)/Zv
[0047] 其中，Zv为虚拟阻抗。
[0048] 所述系统电压控制器还包括有功功率计算单元和无功功率计算单元，
[0049] 所述有功功率计算单元根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所述虚拟电流 iv，通过点积计算得到所述反映有功功率的指令信号Pset ;
[0050] 所述无功功率计算单元根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所述虚拟电流 iv，通过叉积计算得到所述反映无功功率的指令信号Qset,
[005" Pset = Vmg *iv
[005引综试二
[0053] 该电压参考信号化ef为电网电压的反馈信号。
[0054] 该逆变系统的输出与一交流系统的输出电性禪接，该电压参考信号化ef为反映 该交流系统输出电压的反馈信号。
[00巧]所述虚拟阻抗为一虚拟电阻与一虚拟电抗的组合、一虚拟电阻或者一虚拟电抗。
[0056] 所述单元电压控制器包括：
[0057] -有功功率偏差产生单元，用于根据该有功功率设定信号Pwt和一反映逆变器单 元有功功率的信号P，计算一反映有功功率偏差的偏差信号；
[0058] -第一比例单元，具有一比例系数m，用于接收来自有功功率偏差产生单元的偏差 信号，根据该比例系数m得到第一频率控制信号；
[0059] -第一叠加单元，用于接收该第一频率控制信号和该频率设定信号《 Wt，并输出 一反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号《。；
[0060] 一第一积分单元，用于对所述反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号《。进 行积分，从而得到相位控制信号0。；
[0061] 其中，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线（P-巧满足如下关系式：
[0062] W = (Pset-FOm+W set,
[0063] 其中《为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号《。，P为反映逆变器单元有 功功率的信号，《 Wt为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益。