一种微电网分布式电源逆变器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及分布式发电控制器技术领域，尤其涉及一种微电网分布式电源逆变器。
【背景技术】
[0002]分布式电源的引入会对配电网原有的运行控制和保护等带来诸多方面的影响。特另IJ是当分布式电源发电量占整个电网比例很高时，即高渗透率情况下，对电网安全、稳定性会有很大的影响，如电压、频率、功率角、以及电网调度等。微电网内的分布式电源一般需要通过控制灵活的电力电子装置连接到电网。
[0003]微电网存在两种典型的运行模式，正常情况下微电网与常规电网并网运行，称为联网模式；当检测到电网故障或电能质量不满足要求时，微电网将及时与电网断开运行于孤岛模式。微电网控制器需要根据实际运行条件的变化实现两种模式之间的平滑切换，在这种情况下，分布式电源逆变器起着控制的作用。
[0004]在低压配电系统中，由于线路电阻值一般会大于线路电抗值，等效输出阻抗受线路参数的影响，使得常规的下垂特性会出现失敏情况，下垂特性功率不能有效传递。现有技术在逆变器的输出端加入大电感以确保输出阻抗呈感性，这样带来了线路压降增加和费用增加的问题。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型提供了一种微电网分布式电源逆变器，本实用新型降低了线路的压降，满足了实际应用中的需要，详见下文描述:
[0006]一种微电网分布式电源逆变器，包括:逆变器、控制器，所述逆变器连接电网，所述控制器用于电压环、电流环以及功率环的控制，所述微电网分布式电源逆变器还包括:正交相量构造电路，
[0007]所述逆变器包括:三相桥式逆变电路、以及R、L、C滤波电路；
[0008]所述控制器采集所述逆变器输出的电流和负载电压，并传输至所述正交相量构造电路；
[0009]所述正交相量构造电路输出电流正交相量以及电压正交相量至所述控制器；
[0010]所述控制器输出调制信号控制所述逆变器的输出电压。
[0011]其中，所述控制器为:ARM处理器。
[0012]所述正交相量构造电路，用于以逆变器输出的电流和负载电压作为输入信号，输出电压和电流的正交分量。
[0013]本实用新型提供的技术方案的有益效果是:本实用新型降低了线路的压降，增强了分布式电源逆变器控制的实时性，同时使微电网适用于并网运行和孤岛运行两种模式，满足了实际应用中的需要。
【附图说明】
[0014]图1为所述分布式电源逆变器拓扑结构的示意图；
[0015]图2为所述分布式电源逆变器电压电流双环控制结构示意图；
[0016]图3为所述分布式电源逆变器功率环控制结构示意图；
[0017]图4为所述分布式电源逆变器单相电路正交相量构造电路结构示意图。
[0018]附图中，各部件的列表如下:
[0019]1:逆变器；2:控制器；
[0020]3:正交相量构造电路；4:电网；
[0021]21:电压控制器；22:电流控制器；
[0022]23:开环控制电路。
【具体实施方式】
[0023]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。
[0024]一种微电网分布式电源逆变器，参见图1，包括:逆变器1、控制器2以及正交相量构造电路3，其中，控制器2采用多环反馈控制，逆变器I连接电网4。
[0025]逆变器I包括:滤波电感、电容、电阻、线路阻抗、感抗和负载，即包括三相桥式逆变电路和R、L、C滤波电路。
[0026]其中，控制器2采集逆变器输出的电流和负载电压，并传输至正交相量构造电路3，正交相量构造电路3输出电流正交相量以及电压正交相量至控制器2 ;
[0027]控制器2获取逆变器I输出的瞬时有功和无功功率，并与参考的有功和无功功率进行比较，经过矢量变换得到内环电压环的负载电压参考值，最后经过电压电流环内进行调节得到调制信号(SPffM信号)来控制逆变器I的输出电压。
[0028]其中，正交相量构造电路3将单相电路系统的电压、电流相量大小不变逆时针旋转90度构建一个与原电路对称的虚拟电路，以此形成基于原单相电路系统的虚拟两相电路系统，而单相电路的功率则为两相功率的一半。采用一个闭环控制系统来构建正交相量构造电路3，将逆变电源输出的电压/电流信号输入该闭环系统，通过控制系统的闭环控制构造出电压和电流正交分量。
[0029]上述多环反馈控制中的电压、电流双环控制的结构如图2所示，包括:电压控制器21、电流控制器22、和开环控制电路23，采用电容电流作为电流环的控制量，图中V1*为负载电压V1的参考值，I。*为电容电流I。的参考值。外环为电压环，内环为电流环。电压环的主要目的是稳定负载电压，采用PI控制，Kvp为比例系数，Kvl为积分系数。电流环的主要目的是提高系统的动态响应，所以采用比例控制，比例系数为K。为了能将高压系统的下垂控制直接应用与外环功率环中，电压电流环控制器参数分别设为K = 5，Kvp= 10，Kvl= 100，这样保证了逆变器的输出阻抗在50Hz时呈感性。
[0030]上述多环反馈控制中的功率环控制的结构如图3所示。P*为输出有功功率P的给定参考值，Q*为输出无功功率Q的给定参考值。功率环的作用是对逆变器的输出电压和频率进行调节，由于功率环采用的是给定参考值的下垂控制，且给定的频率和电压分别为50Hz和220V有效值。当微电网并网运行时，分布式电源逆变器的电压和频率受到大电网的箝位保持恒定，逆变器的输出功率按照给定值输出。所以，采用多环反馈控制可以实现逆变器在并网运行和孤岛运行两种模式之间的平滑切换，具有更好的适应性。
[0031]功率环中的实时PQ测量环节采用虚拟电路正交相量的功率测量，以缩短输出功率测量时间，增强反馈控制系统的实时性。单相电路的正交相量构造电路3构造如图4所示，该闭环系统以逆变电源输出的电压/电流信号作为其输入信号，通过控制系统的闭环控制构造出电压/电流的正交分量。图4中输入信号为X，输出y为一跟随X的信号，y’为X的正交分量。将电源输出电压u和输出电流i分别作为该闭环控制系统的输入信号X，通过闭环控制后即可获得虚拟电压、电流相量的实部和虚部，测得此刻的电压电流瞬时值，并得出单相逆变器输出的有功功率和无功功率。
[0032]本实用新型实施例对各器件的型号除做特殊说明的以外，其他器件的型号不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0033]本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
[0034]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种微电网分布式电源逆变器，包括:逆变器、控制器，所述逆变器连接电网，其特征在于，所述控制器用于电压环、电流环以及功率环的控制，所述微电网分布式电源逆变器还包括:正交相量构造电路， 所述逆变器包括:三相桥式逆变电路、以及R、L、C滤波电路； 所述控制器采集所述逆变器输出的电流和负载电压，并传输至所述正交相量构造电路； 所述正交相量构造电路输出电流正交相量以及电压正交相量至所述控制器； 所述控制器输出调制信号控制所述逆变器的输出电压。2.根据权利要求1所述的一种微电网分布式电源逆变器，其特征在于，所述控制器为:ARM处理器。3.根据权利要求1所述的一种微电网分布式电源逆变器，其特征在于， 所述正交相量构造电路，用于以逆变器输出的电流和负载电压作为输入信号，输出电压和电流的正交分量。
【专利摘要】本实用新型公开了一种微电网分布式电源逆变器，包括：逆变器、控制器，所述控制器用于电压环、电流环以及功率环的控制，所述微电网分布式电源逆变器还包括：正交相量构造电路，所述逆变器包括：三相桥式逆变电路、以及R、L、C滤波电路；所述控制器采集所述逆变器输出的电流和负载电压，并传输至所述正交相量构造电路；所述正交相量构造电路输出电流正交相量以及电压正交相量至所述控制器；所述控制器输出调制信号控制所述逆变器的输出电压。本实用新型实现在微电网的并网运行和孤岛运行两种不同模式下进行平滑切换，具有很好的输出控制特性。
【IPC分类】H02J3/38
【公开号】CN204886208
【申请号】CN201520624585
【发明人】孔祥玉, 曾意, 叶世峰, 李邦峰, 吴争荣, 郭晓斌, 许爱东, 陈华军, 杨航, 郑桢, 洪同庆, 赵景飞, 刘岩, 张禹森
【申请人】天津大学, 海南电网有限责任公司, 南方电网科学研究院有限责任公司, 中国南方电网有限责任公司电网技术研究中心
【公开日】2015年12月16日
【申请日】2015年8月18日