一种三相逆变器及输出功率控制方法和装置与流程

本发明涉及三相逆变器并网，具体涉及一种三相逆变器及输出功率控制方法和装置。

背景技术：

1、随着新能源技术的发展，越来越多的家庭引入户用型的能源变换装置，通过能源变换装置将其它能量转换为电能，从而减少电网上的电能消耗，其中其它能量以太阳能为主，因此大多的能源转换装置为光伏逆变器。

2、对于常用的三相光伏逆变器，其输出的电源不仅能够向用户端的负载提供电力，多余的电力还能上传到电网，从而实现电力的高效利用。对于输入到电力的三相电，需要要求每相电的功率平衡，否则三相功率不平衡的三相电会对电网产生冲击，从而影响电网的电源质量，使电网不稳定。但是由于用户端负载存在单相负载和三相负载混用的情况，而逆变器的输出功率等于用于端负载功率和电网端功率之和，因此用户端负载的功率不平衡会导致逆变器上传到电网端的三相电的功率不平衡。

3、目前三相逆变器的控制方式大多对输入到电网的电流或者电压进行控制，不是针对输入到电网的功率进行控制，例如公开号为cn109802434b的专利文献公开的三相级联光伏逆变器并网电流均衡控制系统就是对并网的各项电流进行均衡。

技术实现思路

1、鉴于背景技术的不足，本发明是提供了一种三相逆变器及输出功率控制方法和装置，所要解决的技术问题是现有由于用户负载端的功率不平衡，会导致三相逆变器输入到电网的三相功率不平衡。

2、为解决以上技术问题，第一方面，本发明提供了如下技术方案：一种三相逆变器的输出功率控制方法，所述三相逆变器为三相四线制结构，包括a相、b相、c相和n线；包括如下步骤：

3、s1：获取所述三相逆变器的每相瞬时输出功率值和电网端每相瞬时功率值；

4、s2：基于所述三相逆变器的每相瞬时输出功率值和所述电网端每相瞬时功率值计算用户负载每相瞬时功率值；

5、s3：基于预先设定的电网端允许的上行功率占空比计算电网端总期望功率，将所述电网端总期望功率均分到电网端每相电上从而获得电网端每相期望功率值；所述上行功率占空比为电网端总期望功率与所述三相逆变器的额定功率的比值；

6、s4：基于所述用户负载每相瞬时功率值和所述电网端每相期望功率值来调整三相逆变器的每相输出功率，使三相逆变器的每相输出功率为用户负载每相瞬时功率值和电网端每相期望功率值之和。

7、在第一方面的某种实施方式中，步骤s1获取所述三相逆变器的每相输出瞬时功率值的方法如下：

8、先分别通过采样电路获取所述三相逆变器的每相输出电压和每相输出电流，分别记为ua、ub、uc、ia、ib和ic；

9、然后计算三相逆变器的每相瞬时输出功率值，分别记为pa1、pb1、pc1，计算公式如下：

10、pa1＝uaiacos(θa)，pb1＝ubibcos(θb)，pc1＝uciccos(θc)；其中θa、θb、θc

11、分别是三相逆变器的a相电压、b相电压、c相电压的相位角。

12、步骤s1中通过三相电表来实时采集电网端每相瞬时功率值，分别记为pga1、pgb1和pgc1。

13、在第一方面的某种实施方式中，步骤s2具体如下：将用户负载每相瞬时功率值记为pla、plb和plc，则pla、plb和plc的计算公式如下：

14、pla＝pa1-pga1，plb＝pb1-pgb1，plc＝pc1-pgc1。

15、步骤s3中电网端允许的上行功率占空比记作kg，将电网端每相期望功率值分别记为pga2、pgb2和pgc2；则pga2、pgb2、pgc2的计算公式如下：

16、pga2＝pgb2＝pgc2＝(kg×pn)/3；pn是该三相逆变器的额定功率值。

17、在第一方面的某种实施方式中，在步骤s4中，将三相逆变器每相功率期望值，记作pa2、pb2和pc2，则pa2、pb2和pc2计算公式：

18、pa2＝pla+pga2，pb2＝plb+pgb2，pc2＝plc+pgc2。

19、在第一方面的某种实施方式中，本发明还包括步骤s5，步骤s5如下：

20、s5：再次获取电网端每相瞬时功率值，判断电网端三相功率是否平衡，如果平衡则结束步骤s5，如果不平衡则返回步骤s1。

21、在第一方面的某种实施方式中，步骤s5中判断电网端三相功率是否平衡的方式如下：

22、步骤s5中判断电网端三相功率是否平衡的方式如下：

23、将获取电网端每相瞬时功率值，分别记作pga3、pgb3和pgc3；

24、先计算当前电网端三相功率的平均值paverage，paverage＝(pga3+pgb3+pgc3)/3；

25、然后计算电网端每相瞬时值与所述平均值的差值绝对值，记作δpga、δpgb、δpgc，则：δpga＝|pga3-paverage|，δpgb＝|pgb3-paverage|，δpgc＝|pgc3-paverage|；

26、接着找出最大的差值绝对值，记作δpg＝max{δpga,δpgb,δpgc}；

27、然后计算不平衡度unbalance，其中unbalance＝δpg/paverage；

28、最后判断所述不平衡度是否小于判定阈值，如果小于则认为电网端三相功率平衡，反之则认为电网端三相功率不平衡。

29、第二方面，本发明还提供了一种三相逆变器，包括t型三电平逆变电路、控制单元和采样单元；

30、所述采样单元被配置于采集所述t型三电平逆变电路的每相输出电压和每相输出电流，并将所述每相输出电压和每相输出电流发送给所述控制单元；

31、所述控制单元与所述t型三电平逆变电路电连接，被配置于调整所述t型三电平逆变电路的每相输出功率；

32、所述控制单元基于预先设定的电网端允许的上行功率占空比计算电网端总期望功率，将所述电网端总期望功率均分到电网端每相电上从而获得电网端每相期望功率值；所述上行功率占空比为电网端总期望功率与所述三相逆变器的额定功率的比值；

33、所述控制单元基于所述每相输出电压和每相输出电流计算所述t型三电平逆变电路的每相瞬时输出功率；

34、所述控制单元通过所述t型三电平逆变电路的每相瞬时功率和获取的电网端每相瞬时功率计算用户负载每相瞬时功率；

35、所述控制单元在获得所述用户负载每相瞬时功率和电网端每相期望功率后，调整所述t型三电平逆变电路的每相输出功率，使t型三电平逆变电路的每相输出功率为用户负载每相瞬时功率和电网端每相期望功率之和。

36、在第二方面的某种实施方式中，所述控制单元包括arm控制单元和dsp控制单元，所述dsp控制单元与所述采样单元电连接，通过所述采样单元获取所述t型三电平逆变电路的每相输出电压和每相输出电流；所述arm控制单元被配置于与三相电表通信连接，从所述三相电表获取所述t型三电平逆变电路提供给电网的电网端每相瞬时功率，并将所述电网端瞬时功率发送给所述dsp控制单元，所述dsp控制单元用于计算所述t型三电平逆变电路的每相输出瞬时功率、用户负载每相瞬时功率、电网端总期望功率、电网端每相期望功率和调整所述t型三电平逆变电路的每相输出功率。

37、第三方面，本发明还提供了一种三相逆变器的输出功率控制装置，包括上述的三相逆变器，还包括三相电表；

38、所述三相电表与所述t型三电平逆变电路电连接，被配置于采集所述t型三电平逆变电路提供给电网的电网端每相瞬时功率；

39、所述控制单元与所述三相电表通信连接，被配置于从所述三相电表获取电网端每相瞬时功率。

40、在第三方面的某种实施方式中，还包括光伏阵列、dc/dc转换单元和直流母线电容，所述dc/dc转换单元与所述光伏阵列电连接，对所述光伏阵列的输出电压进行dc/dc转换，所述dc/dc转换单元的信号输出端通过所述直流母线电容与所述t型三电平逆变电路的逆变电压输入端电连接。

41、本发明与现有技术相比所具有的有益效果是：本发明通过提前设置好电网端每相期望功率值，并基于三相逆变器的每相瞬时功率值和电网端每相瞬时功率值可以得到用户负载每相瞬时功率值，然后依据用户负载每相瞬时功率值和所述电网端每相期望功率值来调整三相逆变器的每相输出功率，使三相逆变器的每相输出功率为用户负载每相瞬时功率值和电网端每相期望功率值之和，从而能够保证三相逆变器输入到电网的每相功率平衡。