一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统。
【背景技术】
[0002]新型城镇配电网是分布式电源的巨大载体，如何更加合理高效的利用分布式清洁能源，扩大接入容量及提高功率等级，已成为当前新能源分布式光伏发电领域研究的重点。太阳能光热发电、光伏发电等新能源的大量接入使得供电可靠性等需要更加关注，另外因电力电子器件本身的限制，分布式能源大量接入新型城镇配电网需要采用多逆变器并联的拓扑结构方式，而多逆变器的并联运行，势必会带来分布式电源接入新型城镇配电网可靠性的问题。
[0003]考虑到并网多逆变器并联运行控制系统带载非线性负荷、多逆变器交流侧输出电压之间输出功率不平衡，有学者提出了虚拟阻抗技术能够很好的应用到多逆变器并联系统中，根据反馈原理，经过合理的叠加虚拟阻抗，改变逆变器输出阻抗，使得输出呈阻性和感性的特征，并根据其特性重新设定下垂控制器，该方法在多逆变器并联均流及功率分配得到了高效的应用。
[0004]当多逆变器并联系统运行时，其中开关管高开关频率、含有谐波及非线性负载的新型城镇配电网等，都能够对多逆变器交流侧输出电压产生影响，使得多逆变器之间交流侧输出功率不平衡，在各个逆变器之间产生带有多次谐波的通路电流，影响各个逆变器之间输出功率，又因采用反馈控制的方法，存在调节滞后的缺点，此时如果使用虚拟阻抗技术，就无法很好实时的抑制多逆变器之间的输出功率不平衡、实现各个逆变器之间的均流及保证其系统调节的快速性，新型城镇配电网的供电可靠性大大降低。
【实用新型内容】
[0005]针对上述问题，本实用新型提供一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统，采用前馈控制，依据扰动信号直接对被控制量进行调节控制，调节控制快速性好，解决分布式电源多逆变器并联系统存在反应滞后和均流差的问题，提高新型城镇配电网络的供电可靠性。
[0006]为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型通过以下技术方案实现:
[0007]—种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统，其特征在于，包括CPU以及分别与CPU相连的、设置在配电网侧的三相电压采集装置、设置在第一并网逆变器交流侧的第一三相电流采样装置、设置在第二并网逆变器交流侧的第二三相电流采样装置和设置在三相并网逆变器直流母线侧的电压采样装置，所述三相电压采集装置和CPU之间还设置有锁相环，所述CPU与四个PI控制器相连，每两个PI控制器顺次与坐标转换器、SVPWM模块相连，两个SVPWM模块分别与两个并网逆变器相连。
[0008]优选，所述三相电压采集装置和电压采样装置均是霍尔电压传感器。
[0009]优选，所述第一三相电流采样装置和第二三相电流采样装置均是霍尔电流传感器。
[0010]由于反馈调节控制存在滞后于扰动的现象，反应调节慢，而本实用新型采用前馈控制恰恰克服了此缺点，依据扰动信号直接对被控制量进行调节控制，调节控制快速性好。
[0011]与当前现有的控制系统相比，有以下优点:
[0012]I)结合新型城镇的建设理念，采用前馈控制理论的思想，保证供电可靠性，反应快速性好，理论简洁清晰，容易控制和实现。
[0013]2)采用前馈控制方法，省去一些复杂控制器，对硬件设备要求低，减少了电流传感器，使得系统稳定性增强。
[0014]3)在新型城镇配电网中，增加了系统接入容量，促进分布式发电模块化的进程，减小系统的损耗。
[0015]本实用新型的有益效果是:采用前馈控制，依据扰动信号直接对被控制量进行调节控制，使得输出功率达到平衡的作用，调节控制快速性好，解决分布式电源多逆变器并联系统存在反应滞后和均流差的问题，提高新型城镇配电网络的供电可靠性。
【附图说明】
[0016]图1是三相并网逆变器并联系统的拓扑结构图及输出功率不平衡电流通路的流动路径图；
[0017]图2是本实用新型一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统的结构框图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和具体的实施例对本实用新型技术方案作进一步的详细描述，以使本领域的技术人员可以更好的理解本实用新型并能予以实施，但所举实施例不作为对本实用新型的限定。
[0019]新型城镇配电网中多清洁能源采用分布式电源多逆变器并联技术，导致出现多逆变器交流侧输出功率不平衡的问题，如图1所示是两个三相并网逆变器并联系统的拓扑结构图，两个三相并网逆变器分别为第一并网逆变器和第二并网逆变器。
[0020]图1中，两组三相全桥逆变电路组成三相并网逆变器的并联系统，每组逆变器全桥逆变结构采用经典的6个反并联二极管的拓扑结构。图1是分布式发电的模式，因此直流母线侧的电容器的结构也是分布式的，容易实现模块化管理，可以有N个分布式电源组成，为并联系统提供直流侧电压电流，但必须保证合理的出力特性，并联逆变器直流侧的储能电容C1，两组并网逆变器的直流侧的P，N分别连接在一起形成并联结构，第一个逆变器的交流侧输出端Ula，Ulb’ U1。与第二个逆变器的交流侧输出端U2a，U2b’ U2。对应相连接，共同并入三相电网。后级交流侧，依据本系统可以使用LCL滤波结构，滤波效果好，图中为了绘制方便，未绘制该部分。R1, R2为滤波电感的等效阻抗，e a, eb, e。为三相配电网的A，B, C相。
[0021]针对三相系统的a相(b，c相的分析类似)进行分析，本拓扑结构中两个逆变器的环路通路分别为:
[0022]loopl:A-Ula-Tn-P-N-T41-Ulb-eb-0-A
[0023]loop2:A-Ula-Tn-P-N-T42-U2b-eb-0-A
[0024]loop3:A-U2a-T12-P_N-T41-Ulb-eb-0-A
[0025]loop4:A-U2a-T12-P_N-T42-U2b-eb-0-A
[0026]四个回路可能会导致交流侧输出功率不平衡，出力特性不同，导致系统不稳定，损坏器件。
[0027]如图2所示，一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统，包括CPU以及分别与CPU相连的第一三相电流采样装置、第二三相电流采样装置、电压采样装置，三相电压采集装置的输出端通过锁相环与CPU相连，其中，第一三相电流采样装置设置在第一并网逆变器的交流侧，第二三相电流采样装置设置在第二并网逆变器的交流侧，电压采样装置设置在三相并网逆变器的直流母线侧，三相电压采集装置设置在配电网侧，将配电网侧三相电压经过锁相环处理可得到电压幅值及配电网相角。
[0028]优选，所述三相电压采集装置和电压采样装置均是霍尔电压传感器。所述第一三相电流采样装置和第二三相电流采样装置均是霍尔电流传感器。
[0029]所述CPU与四个PI控制器相连，四个PI控制器被分成两两一组，每组的两个PI控制器输出端与一个坐标转换器相连，坐标转换器与SVPWM(Space Vector Pulse WidthModulat1n，空间矢量脉宽调制)模块相连，两个SVPWM模块分别与两个并网逆变器相连，即一个SVPWM模块与第一并网逆变器相连，一个SVPWM模块与第二并网逆变器相连。
[0030]该系统通过霍尔传感器分别检测每个逆变器输出并网电流ila，ilb, ilc,i2a, i2b, i2。、直流侧电压Ud。以及三相电网的电压U a, Ub, U。。定义两个并网逆变器的之间通路的电流为ih(具体包括每相的iha，ihb.1hc)，则2ihx= I i ix-12x (x = a, b, c)。通过两个逆变器输出的交流侧三相电流计算出通路电流，经过三相坐标系到两相旋转坐标系的转换，得到对应坐标系通路电流的值作为前馈扰动，从而来补偿通路电流带来的输出功率不平衡对系统的影响，使得输出功率达到平衡的作用。结合新型城镇的建设理念，采用前馈控制理论的思想，保证供电可靠性。
[0031]本实用新型通过SVPWM模块进行调制，输出三组IGBT晶闸管对应相的占空比信息，触发对应相开关管控制并网逆变器的工作，从而对两个三相并网逆变器交流的输出电流进行控制，实现均流，抑制系统的输出功率不平衡。
[0032]需说明的是，坐标转换器(或坐标转换装置)与SVPWM模块均是现有技术，在此不再赘述。
[0033]与现有的反馈控制系统相比:
[0034]I)结合新型城镇的建设理念，采用前馈控制理论的思想，保证供电可靠性，反应快速性好，理论简洁清晰，容易控制和实现。
[0035]2)采用前馈控制方法，省去一些复杂控制器，对硬件设备要求低，减少了电流传感器，使得系统稳定性增强。
[0036]3)在新型城镇配电网中，增加了系统接入容量，促进分布式发电模块化的进程，减小系统的损耗。
[0037]以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或者等效流程变换，或者直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统，其特征在于，包括CPU以及分别与CPU相连的、设置在配电网侧的三相电压采集装置、设置在第一并网逆变器交流侧的第一三相电流采样装置、设置在第二并网逆变器交流侧的第二三相电流采样装置和设置在三相并网逆变器直流母线侧的电压采样装置，所述三相电压采集装置和CPU之间还设置有锁相环，所述CPU与四个PI控制器相连，每两个PI控制器顺次与坐标转换器、SVPWM模块相连，两个SVPWM模块分别与两个并网逆变器相连。
2.根据权利要求1所述的一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统，其特征在于，所述三相电压采集装置和电压采样装置均是霍尔电压传感器。
3.根据权利要求1所述的一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统，其特征在于，所述第一三相电流采样装置和第二三相电流采样装置均是霍尔电流传感器。
【专利摘要】本实用新型公开了一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的系统，包括CPU以及分别与CPU相连的、设置在配电网侧的三相电压采集装置、设置在第一并网逆变器交流侧的第一三相电流采样装置、设置在第二并网逆变器交流侧的第二三相电流采样装置和设置在三相并网逆变器直流母线侧的电压采样装置，所述三相电压采集装置和CPU之间还设置有锁相环，所述CPU与四个PI控制器相连，每两个PI控制器顺次与坐标转换器、SVPWM模块相连，两个SVPWM模块分别与两个并网逆变器相连。采用前馈控制，依据扰动信号直接对被控制量进行调节控制，提高新型城镇配电网络的供电可靠性，省去一些复杂控制器，对硬件设备要求低，减少了电流传感器，使得系统稳定性增强。
【IPC分类】H02M7-493
【公开号】CN204304826
【申请号】CN201520028853
【发明人】陈泾生, 王建明, 周建华, 陈久林, 孙蓉, 张佑鹏, 孙国城, 袁晓冬
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 国电南瑞科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月15日