针对分布式发电并网变流器测试装置输出级的智能启动方法
【专利摘要】本发明公开了一种针对分布式发电并网变流器测试装置输出级的智能启动方法，该智能启动方法的目的在于为分布式发电并网变流器测试装置在特殊气温和特殊环境下正常运行提供必要的准备工作。本发明包括传感器零漂自动校正，反馈通道增益自动校正和以系统要求的最低频率启动闭环控制，以便获得最大的有效值计算窗口，为在线改变输出电压频率提供保证。本发明通过按照时间顺序依次启动传感器零漂自动校正算法，反馈通道增益自动校正算法和以系统要求的最低频率启动闭环控制，来达到校正系统参数的目的，保证了系统的正常运行。本发明具有逻辑清晰、简单易操作及校准精度高等特点，且具有实际应用价值，特别适用于实际工业应用场合。
【专利说明】针对分布式发电并网变流器测试装置输出级的智能启动方 法
【技术领域】
[0001] 本发明属于新能源【技术领域】，特别涉及一种针对分布式发电并网变流器测试装置 输出级的智能启动方法，为保证分布式发电并网变流器测试装置在特殊气温和特殊环境下 的正常运行提供必要的准备工作。
【背景技术】
[0002] 随着光伏发电并网技术，风力发电并网技术以及燃料电池等新能源技术的发展， 可再生能源发电在全球发电成分中所占的比重与日俱增。随着基于可再生能源的分布式发 电在电力工业中的激增，分布式发电系统的稳定性问题变得越来越突出，尤其是当分布式 发电系统处于并网运行模式时。基于级联H桥拓扑的分布式发电并网变流器测试装置可以 对分布式发电并网变流器的电网适应能力进行测试，在输入级直流母线电压稳定之后，对 输出级采用基于滑动窗有效值闭环控制的测试电压生成统一控制方法，可以生成幅值频率 变化的电压，三相不平衡电压以及波动电压来对分布式发电并网变流器对不同程度的电网 故障适应能力进行评估。然而，由于分布式发电系统一般都处于气候环境比较恶劣的地方， 例如寒冷的北方风电场，或者高温的沙漠光伏发电场等等，因此电压传感器非常容易受到 极端温度，潮湿气候和干燥气候的影响，导致电压传感器的零漂值过大，这会给闭环控制系 统带来问题；同时由于分布式发电并网变流器测试装置经常对高电压大功率的分布式发电 场合进行测试，因此采样通道的增益也会比较大，这就导致了采样通道稍微有一点不大的 变动，就会引起最终输出电压的巨大变动；再加上滑动窗有效值闭环反馈控制的窗口长度 问题，就需要对分布式发电并网变流器测试装置输出级的启动流程中加入智能启动环节， 为保证分布式发电并网变流器测试装置在特殊气温和特殊环境下正常运行提供必要的准 备工作。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的在于为分布式发电并网变流器测试装置在特殊气温和特殊环境下 正常运行提供必要的准备工作，提供了一种针对分布式发电并网变流器测试装置输出级的 智能启动方法。
[0004] 为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现：
[0005] 针对分布式发电并网变流器测试装置输出级的智能启动方法，对基于级联H桥拓 扑的分布式发电并网变流器测试装置，包含三相PWM变流器组成的整流输入级和三个级联 H桥变流器组成逆变输出级，并构成三相电压系统，输出测试电压，通过采用d-q同步参考 坐标系电流解耦控制，由3N组三相PWM变流器组成的输入级为级联H桥输出级提供稳定的 直流母线电压，输出级采用滑动窗有效值闭环控制提供测试电压，由数字控制器来实现滑 动窗有效值闭环控制，在输入级正常启动完毕，输出级尚未启动时，运行智能启动方法，包 括以下步骤：
[0006] 对于分布式发电并网变流器测试装置，首先是冷却风机系统启动，其次是输入级 开始启动，再次是输出级启动；其中，输入级启动步骤包括：二极管不控整流电路辅助的软 启动，并网断路器合闸，打开三相HVM变流器脉冲，进行直流母线稳压，直流母线电压按照 斜坡指令缓慢增加，达到直流母线电压稳定值；
[0007] 直流母线电压建立之后，输出级开始启动，进入智能启动流程：首先是电压传感器 零漂自动校正环节，级联H桥变流器采样移相载波调制，在开环控制下，将每相的级联H桥 变流器调制度设置为0,打开脉冲，维持时间长度为h，因为级联H桥变流器调制度为0,因 此其输出电压此时亦为零幅值，此时电压传感器采样到的电压值即为电压传感器采样零漂 值111，在h时间的中间段对电压传感器采样零漂值进行平均值计算，得到其平均值:G ,在h 时间结束后，置标志位1 ;
[0008] 其次，在标志位1下，进入反馈通道增益自动校正环节，在开环控制下，将每相的 级联H桥变流器调制度设置为某个固定值，此调制度固定值使得输出电压幅值为额定输出 电压幅值的85% -95%之间，维持时间长度为t2，在t2时间的中间段将此固定值下的理论 输出电压有效值与实际采样得到的电压有效值做比值，得到一个比值系数P，并同时在这一 t2时间的中间段对此比值系数p求平均值，得到？，在Vt2时间结束后，置标志位2 ;
[0009] 再次，在标志位2下，进入最低频率启动环节，将输出级所输出的测试电压频率设 置为系统要求输出的最低电压频率fmin，进行滑动窗有效值闭环控制，维持时间长度为t3， 输出测试电压幅值按照斜坡指令缓慢增加，在wt3时间结束后，置标志位3 ;
[0010] 最后，在标志位3下，读取后台下发的测试电压设定值，进入正常的有效值闭环控 制环节，分布式发电并网变流器测试装置输出级开始正常运行，输出测试电压。
[0011] 本发明进一步的改进在于，在标志位3下，将电压传感器采样得到的电压值全部 减去电压传感器采样零漂值的平均值G，则电压传感器采样零漂得以校正。
[0012] 本发明进一步的改进在于，在标志位3下，将实际采样得到的电压有效值乘以比 值系数平均值i，将此乘积作为用于滑动窗有效值闭环控制的电压有效值，则反馈通道增 益得以校正。
[0013] 本发明进一步的改进在于，数字控制器的控制频率和采样频率均为fk，系统要求
【权利要求】
1. 针对分布式发电并网变流器测试装置输出级的智能启动方法，其特征在于，对基于 级联H桥拓扑的分布式发电并网变流器测试装置，包含三相PWM变流器组成的整流输入级 和三个级联H桥变流器组成逆变输出级，并构成三相电压系统，输出测试电压，通过采用 d_q同步参考坐标系电流解耦控制，由3N组三相PWM变流器组成的输入级为级联H桥输出 级提供稳定的直流母线电压，输出级采用滑动窗有效值闭环控制提供测试电压，由数字控 制器来实现滑动窗有效值闭环控制，在输入级正常启动完毕，输出级尚未启动时，运行智能 启动方法，包括以下步骤： 对于分布式发电并网变流器测试装置，首先是冷却风机系统启动，其次是输入级开始 启动，再次是输出级启动；其中，输入级启动步骤包括：二极管不控整流电路辅助的软启 动，并网断路器合闸，打开三相PWM变流器脉冲，进行直流母线稳压，直流母线电压按照斜 坡指令缓慢增加，达到直流母线电压稳定值； 直流母线电压建立之后，输出级开始启动，进入智能启动流程：首先是电压传感器零漂 自动校正环节，级联H桥变流器采样移相载波调制，在开环控制下，将每相的级联H桥变流 器调制度设置为〇,打开脉冲，维持时间长度为h，因为级联H桥变流器调制度为0,因此其 输出电压此时亦为零幅值，此时电压传感器采样到的电压值即为电压传感器采样零漂值m， 在时间的中间段对电压传感器采样零漂值进行平均值计算，得到其平均值G，在时间 结束后，置标志位1 ; 其次，在标志位1下，进入反馈通道增益自动校正环节，在开环控制下，将每相的级联H桥变流器调制度设置为某个固定值，此调制度固定值使得输出电压幅值为额定输出电压幅 值的85% -95%之间，维持时间长度为t2，在t2时间的中间段将此固定值下的理论输出电 压有效值与实际采样得到的电压有效值做比值，得到一个比值系数P，并同时在这一t2时间 的中间段对此比值系数P求平均值，得到i，在h+t2时间结束后，置标志位2 ; 再次，在标志位2下，进入最低频率启动环节，将输出级所输出的测试电压频率设置为 系统要求输出的最低电压频率fmin，进行滑动窗有效值闭环控制，维持时间长度为t3，输出 测试电压幅值按照斜坡指令缓慢增加，在h+t2+t3时间结束后，置标志位3 ; 最后，在标志位3下，读取后台下发的测试电压设定值，进入正常的有效值闭环控制环 节，分布式发电并网变流器测试装置输出级开始正常运行，输出测试电压。
2. 如权利要求1所述的针对分布式发电并网变流器测试装置输出级的智能启动方法， 其特征在于，在标志位3下，将电压传感器采样得到的电压值全部减去电压传感器采样零 漂值的平均值G,则电压传感器采样零漂得以校正。
3. 如权利要求1所述的针对分布式发电并网变流器测试装置输出级的智能启动方法， 其特征在于，在标志位3下，将实际采样得到的电压有效值乘以比值系数平均值将此乘 积作为用于滑动窗有效值闭环控制的电压有效值，则反馈通道增益得以校正。
4. 如权利要求1所述的针对分布式发电并网变流器测试装置输出级的智能启动方法， 其特征在于，数字控制器的控制频率和采样频率均为fk，系统要求输出的最高电压频率为
【文档编号】H02M1/36GK104506032SQ201410816607
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月24日 优先权日:2014年12月24日
【发明者】李宇飞, 王跃, 吴金龙 申请人:西安交通大学