专利名称：一种用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力电子技术领域，尤其涉及一种用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置。
背景技术：
为避免光伏逆变器在电网电压异常时脱网造成电网电源的不稳定，光伏逆变器应具备一定的异常电压耐受能力。逆变器交流侧电压跌至20%标称电压时，逆变器能够保证不间断运行IS以上；逆变器交流侧电压在发生跌落后3S内能够恢复到标称电压的90%时，逆变器能够保证不间断并网运行，同时在低电压穿越过程中光伏并网逆变器能够提供动态无功支撑。当前实现低电压穿越的解决方案主要有:基于储能设备的解决方案、基于无功补偿设备的解决方案，这两种方案都需要增加硬件成本，而且动态响应性能差。针对现有方案的缺点，本专利提出的基于正负序分量解耦控制的解决方案，采用全数字控制，不需要额 外增加硬件成本，而且有较快的动态响应特性。当三相光伏并网逆变器所连接的电网出现对称跌落故障或者非对称跌落故障时，电网电压存在负序分量，传统PI双闭环dq解耦控制系统中，dq分量含有二倍频振荡，如果仍按照传统方法，会出现较大偏差。应将负序分量与正序分量分尚，正负序分量单独控制，正序分量的控制目标是使光伏逆变器正确输出设定的有功和无功电流，负序分量的控制目标是减少、直至抵消负序分量对并网电流控制造成的危害。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置，旨在解决当前实现低电压穿越的解决方案主要有:基于储能设备的解决方案、基于无功补偿设备的解决方案，而这两种方案都需要增加硬件，生产及使用成本较高，动态响应性能差的问题。本实用新型是这样实现的，一种用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置，该装置包括:信号输入模块、信号输出模块、DC-AC逆变模块、电流电压控制模块；所述信号输入模块与所述DC-AC逆变模块相连接，所述DC-AC逆变模块分别与所述电流电压控制模块及信号输出模块相连接。进一步，所述DC-AC逆变模块包括:光伏阵列蓄电池、由IGBT组成的逆变桥、电感L、电容C、隔离变压器、三相电压电流采样器，所述光伏阵列蓄电池与所述由IGBT组成的逆变桥相连接，所述电感L及电容C并联连接在所述由IGBT组成的逆变桥与所述隔离变压器之间，所述隔离变压器与所述三相电压电流采样器相连接；进一步，所述电流电压控制模块主要包括:三相电流正负序分离器、电流PARK变换器、三相电压正负序分离器、电压PARK变换器、PI控制器、引入前馈、引入前馈1、引入前馈2、引入前馈3、PIl控制器、PI2控制器、PI3控制器；[0011]从三相电压电流采样器输出的电流经输出三相电流正负序分离器分离，经电流PARK变换器变换得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-，从三相电压电流采样器输出的电压经三相电压正负序分离器分离，经电压PARK变换器变换得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-，从电流PARK变换器变换得到的ialpha+—部分经解耦后传到引入前馈I的端，另一部分和有功给定作用经PI控制器计算后，传到引入前馈的“ + ”端；从电流PARK变换器变换得到的ibeta+ —部分经解耦I传到引入前馈的端，另一部分和无功给定作用经PIl控制器计算后，传到引入前馈I的“ + ”端；从电流PARK变换器变换得到的ialpha-—部分经解耦2传到引入前馈3的端，另一部分和负序抑制作用经PI2控制器计算后，传到引入前馈2的“ + ”端；从电流PARK变换器变换得到的ibeta-—部分经解耦3传到引入前馈2的端，另一部分和负序抑制作用经PI3控制器计算后，传到引入前馈3的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ialpha+接引入前馈的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ibeta+接引入前馈I的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ialpha-接引入前馈
2的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ibeta-接引入前馈3的“ + ”端；引入前馈输出端接PARK反变换器的Inl，引入前馈I输出端接PARK反变换器的In2，引入前馈2输出端接PARK反变换器的In3，引入前馈3输出端接PARK反变换器的In4，从三相电压电流采样器输出的电流或电压经锁相环接PARK反变换的seta ;从PARK反变换器的ialpha端接SVPWM控制器的alpha，从PARK反变换器的ibeta端接SVPWM控制器的beta ;从SVPWM控制器的3-PHASE端输出的电流返回到由IGBT组成的逆变桥中。本实用新型提供的用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置，由信号输入模块、信号输出模块、DC-AC逆变模块、电流电压控制模块连接构成；通过提取电网电压、并网电流的正负序分量，实现了正负序单独控制，在电网三相不平衡时，使得光伏逆变器仍能按给定输出三相平衡并网电流；整个低电压穿越控制方案中无需增加额外的硬件成本，生产及使用成本较低，动态响应快速，工作稳定可靠，有效地解决了现有方案存在的需要增加硬件成本、动态响应性能差的问题，具有较强的推广与应用价值。
图1是本实用新型实·施例提供的用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置的结构框图；图2是本实用新型实施例提供的用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置的原理接线图。图中:11、信号输入模块；12、信号输出模块；13、DC-AC逆变模块；14、电流电压控制模块。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，
以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图1示出了本实用新型实施例提供的用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置的结构。为了便于说明，仅仅示出了与本实用新型实施例相关的部分。[0018]该装置包括:信号输入模块11、信号输出模块12、DC-AC逆变模块13、电流电压控制丰旲块14 ；信号输入模块11与DC-AC逆变模块13相连接，DC-AC逆变模块13分别与电流电压控制模块14及信号输出模块12相连接。在本实用新型实施例中，DC-AC逆变模块13包括:光伏阵列蓄电池、由IGBT组成的逆变桥、电感L、电容C、隔离变压器、三相电压电流采样器，光伏阵列蓄电池与由IGBT组成的逆变桥相连接，电感L及电容C并联连接在由IGBT组成的逆变桥与隔离变压器之间，隔离变压器与三相电压电流采样器相连接；电流电压控制模块14主要包括:三相电流正负序分离器、电流PARK变换器、三相电压正负序分离器、电压PARK变换器、PI控制器、引入前馈、引入前馈1、引入前馈2、引入前馈3、PIl控制器、PI2控制器、PI3控制器；从三相电压电流采样器输出的电流经输出三相电流正负序分离器分离，经电流PARK变换器变换得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-,从三相电压电流采样器输出的电压经三相电压正负序分离器分离，经电压PARK变换器变换得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-，从电流PARK变换器变换得到的ialpha+—部分经解耦后传到引入前馈I的端，另一部分和有功给定作用经PI控制器计算后，传到引入前馈的“ + ”端；从电流PARK变换器变换得到的ibeta+ —部分经解耦I传到引入前馈的端，另一部分和无功给定作用经PIl控制器计算后，传到引入前馈I的“ + ”端；从电流PARK变换器变换得到的ialpha-—部分经解耦2传到引入前馈3的端，另一部分和负序抑制作用经PI2控制器计算后，传到引入前馈2的“ + ”端；从电流PARK变换器变换得到的ibeta-—部分经解耦3传到引入前馈2的端，另一部分和负序抑制作用经PI3控制器计算后，传到引入前馈3的“ + ”端；从电压PARK变换器变 换得到的ialpha+接引入前馈的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ibeta+接引入前馈I的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ialpha-接引入前馈2的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ibeta-接引入前馈3的“ + ”端；引入前馈输出端接PARK反变换器的Inl，引入前馈I输出端接PARK反变换器的In2，引入前馈2输出端接PARK反变换器的In3，引入前馈3输出端接PARK反变换器的In4，从三相电压电流采样器输出的电流或电压经锁相环接PARK反变换的seta ;从PARK反变换器的ialpha端接SVPWM控制器的alpha，从PARK反变换器的ibeta端接SVPWM控制器的beta ;从SVPWM控制器的3-PHASE端输出的电流返回到由IGBT组成的逆变桥中。
以下结合附图及具体实施例对本实用新型的应用原理作进一步描述。三相电网电压，三相并网电流首先进行正负序分离，电网电压、电流经电压正负序分离器和电流正负序分离器进行完正负序分离以后，就可以对正负序分量单独控制，形成双电流控制器。三相并网电流经过通过信号延时抵消法，得到两相静止坐标系下的正负序分量:ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-,三相市电通过信号延时抵消法,得到两相静止坐标系下的正负序分量:ualpha+、ubeta+、ualpha-、ubeta-。然后对并网电流正负序分量进行派克变换，得到两相旋转坐标系下的正负序分量；由于在两相旋转系下均为直流量，便于采用PI控制。d轴正序分量给定为期望输出有功电流峰值，q轴给定为无功电流峰值，如果希望单位功率因数输出，则设置q轴给定为0，可以设定q轴给定来实现逆变器无功调度功能；为抑制负序分量，dq轴负序分量设置为零。[0025]为了电网出现低电压故障时，起到对电流环的快速控制作用，引入电网电压前馈控制，这样在电网出现低电压故障时，能够尽快反映到电流控制上；PI计算结果与解耦结果以及电网前馈量三者之和，共同作用到电流环。经过派克反变换之后，得到两相静止坐标系下的alpha，beta控制量。送给矢量控制算法模块。由矢量控制算法得到六路上下互补的三相全桥触发脉冲，控制开关管的导通关断，实现DC-AC逆变。本实用新型实施例提供的用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置，由信号输入模块11、信号输出模块12、DC_AC逆变模块13、电流电压控制模块14连接构成；通过提取电网电压、并网电流的正负序分量，实现了正负序单独控制，在电网三相不平衡时，使得光伏逆变器仍能按给定输出三相平衡并网电流；整个低电压穿越控制方案中无需增加额外的硬件成本，生产及使用成本 较低，动态响应快速，工作稳定可靠，有效地解决了现有方案存在的需要增加硬件成本、动态响应性能差的问题，具有较强的推广与应用价值。以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置，该装置包括:信号输入模块、信号输出模块，其特征在于，该装置还包括=DC-AC逆变模块、电流电压控制模块； 所述信号输入模块与所述DC-AC逆变模块相连接，所述DC-AC逆变模块分别与所述电流电压控制模块及信号输出模块相连接。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DC-AC逆变模块包括:光伏阵列蓄电池、由IGBT组成的逆变桥、电感L、电容C、隔离变压器、三相电压电流采样器，所述光伏阵列蓄电池与所述由IGBT组成的逆变桥相连接，所述电感L及电容C并联连接在所述由IGBT组成的逆变桥与所述隔离变压器之间，所述隔离变压器与所述三相电压电流采样器相连接。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述所述电流电压控制模块主要包括:三相电流正负序分离器、电流PARK变换器、三相电压正负序分离器、电压PARK变换器、PI控制器、引入前馈、引入前馈1、引入前馈2、引入前馈3、PI1控制器、PI2控制器、PI3控制器； 从三相电压电流采样器输出的电流经输出三相电流正负序分离器分离，经电流PARK变换器变换得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-,从三相电压电流采样器输出的电压经三相电压正负 序分离器分离，经电压PARK变换器变换得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-，从电流PARK变换器变换得到的ialpha+—部分经解耦后传到引入前馈I的端，另一部分和有功给定作用经PI控制器计算后，传到引入前馈的“ + ”端；从电流PARK变换器变换得到的ibeta+—部分经解耦I传到引入前馈的端，另一部分和无功给定作用经PIl控制器计算后，传到引入前馈I的“ + ”端；从电流PARK变换器变换得到的ialpha-—部分经解耦2传到引入前馈3的端，另一部分和负序抑制作用经PI2控制器计算后，传到引入前馈2的“ + ”端；从电流PARK变换器变换得到的ibeta-—部分经解耦3传到引入前馈2的端，另一部分和负序抑制作用经PI3控制器计算后，传到引入前馈3的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ialpha+接引入前馈的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ibeta+接引入前馈I的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ialpha-接引入前馈2的“ + ”端；从电压PARK变换器变换得到的ibeta-接引入前馈3的“ + ”端；引入前馈输出端接PARK反变换器的Inl，引入前馈I输出端接PARK反变换器的In2，引入前馈2输出端接PARK反变换器的In3，引入前馈3输出端接PARK反变换器的In4，从三相电压电流采样器输出的电流或电压经锁相环接PARK反变换的seta ;从PARK反变换器的ialpha端接SVPWM控制器的alpha，从PARK反变换器的ibeta端接SVPWM控制器的beta ;从SVPWM控制器的3-PHASE端输出的电流返回到由IGBT组成的逆变桥中。
专利摘要本实用新型适用于电力电子技术领域，提供了一种用于光伏逆变器低电压穿越控制的装置，由信号输入模块、信号输出模块、DC-AC逆变模块、电流电压控制模块连接构成；通过提取电网电压、并网电流的正负序分量，实现了正负序单独控制，在电网三相不平衡时，使得光伏逆变器仍能按给定输出三相平衡并网电流；整个低电压穿越控制方案中无需增加额外的硬件成本，生产及使用成本较低，动态响应快速，工作稳定可靠，有效地解决了现有方案存在的需要增加硬件成本、动态响应性能差的问题，具有较强的推广与应用价值。
文档编号H02J3/38GK203103987SQ20132012839
公开日2013年7月31日 申请日期2013年3月21日 优先权日2012年6月28日
发明者陈培清, 张伟, 杨文泉, 潘会娟 申请人:青岛萨纳斯光电能源科技有限公司