一种单相逆变器控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单相逆变器控制系统，包括依次连接的电源、单相逆变器主电路、LC滤波电路、负载和用于并网的带有开关的电网，还包括：虚拟功率计算模块，功率转换模块，相位同步调节模块，虚拟电压相位计算模块，虚拟电压合成模块，调制模块，用于根据虚拟电压合成模块合成的虚拟电压、所述LC滤波电路中的滤波电感电流和载波电压产生脉冲控制信号，用于控制所述单相逆变器。本发明专利技术其适用于分布式电源与微电网领域，并且提供了与配电网及微电网的同步机制。

【技术实现步骤摘要】
一种单相逆变器控制系统
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种单相逆变器控制系统。
技术介绍
随着全球范围内的能源危机和环境问题的日益突出，分布式发电技术与微电网技术得到越来越多的关注，作为分布式电源与配电网(或微电网)的纽带，并网逆变器的功能被深入挖掘并肯定了其有益的作用，但仍无法忽视常规控制策略本身给配电网和微电网安全稳定运行带来的挑战。尤其是常规并网逆变器响应速度快、难以参与电网调节，无法为含分布式电源的主动配电网提供必要的电压和频率支撑，更无法为稳定性相对较差的微电网提供必要的阻尼作用，缺乏一种与配电网及微电网有效的同步机制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种单相逆变器控制系统，其适用于分布式电源与微电网领域，并且提供了与配电网及微电网的同步机制。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种单相逆变器控制系统，包括依次连接的电源、单相逆变器主电路、LC滤波电路、负载和用于并网的带有开关的电网，还包括：虚拟功率计算模块，用于根据虚拟电压合成模块合成的虚拟电压和所述LC滤波电路中的滤波电感电流计算得到虚拟有功功率和虚拟无功功率；功率转换模块，用于计算有功功率指令值和无功功率指令值，并根据所述单相逆变器的虚拟输出阻抗、所述滤波电感感抗、所述有功功率指令值和所述无功功率指令值，将所述虚拟有功功率和虚拟无功功率转换为有功功率值和无功功率值；相位同步调节模块，用于根据所述电网的电压和所述单相逆变器的输出电压计算得到功率调节信号；虚拟电压相位计算模块，用于根据所述有功功率值和所述功率调节信号的和，计算得到虚拟电压相位；虚拟电压幅值计算模块，用于根据所述无功功率值计算得到虚拟电压幅值；虚拟电压合成模块，用于根据所述虚拟电压相位和所述虚拟电压幅值合成虚拟电压；调制模块，用于根据所述虚拟电压、所述LC滤波电路中的滤波电感电流和载波电压产生脉冲控制信号，用于控制所述单相逆变器。进一步的，所述虚拟功率计算模块具体包括：虚拟有功功率计算单元，用于根据所述虚拟电压合成模块合成的虚拟电压和所述LC滤波电路中的滤波电感电流计算得到虚拟有功功率；其中，po＝vr·iL；po表示虚拟有功功率，vr表示虚拟电压，iL表示滤波电感电流；虚拟无功功率计算单元，用于根据所述虚拟电压合成模块合成的虚拟电压和所述LC滤波电路中的滤波电感电流计算得到虚拟无功功率；其中，qo＝vr·(-j)·iL，qo表示虚拟无功功率。进一步的，所述功率转换模块具体包括：有功功率指令值计算单元，用于根据单相逆变器频率-有功下垂曲线计算得到有功功率指令值；其中，Pref＝(f*-f)·kf，Pref表示有功功率指令值，f*表示所述单相逆变器频率-有功下垂曲线中的最大频率，f表示单相逆变器输出的实际频率，kf表示频率-有功下垂系数；无功功率指令值计算单元，用于根据单相逆变器电压-无功下垂曲线计算得到无功功率指令值；其中，Qref＝(V*-V)·kv，Qref表示无功功率指令值，V*表示所述单相逆变器电压-无功下垂曲线中的最大电压，V表示单相逆变器输出的实际电压，kv表示电压-无功下垂系数；功率转换计算单元，用于根据所述单相逆变器的虚拟输出阻抗、所述滤波电感感抗、所述有功功率指令值和所述无功功率指令值，将所述虚拟有功功率和虚拟无功功率转换为有功功率值和无功功率值；其中，其中，P′表示有功功率值，Q′表示无功功率值，其中R表示单相逆变器的虚拟输出阻抗，X＝ωL表示滤波电感感抗，Z＝R+j·X。进一步的，所述相位同步调节模块具体用于根据所述电网的电压和所述单相逆变器的输出电压计算得到功率调节信号；其中，其中，ΔP表示功率调节信号，eg表示电网的电压，vo表示单相逆变器的输出电压，表示相位调整系数，ωc表示所述LC滤波电路的转折频率。进一步的，所述虚拟电压相位计算模块具体用于根据所述有功功率值和所述功率调节信号的和，计算得到虚拟电压相位；其中，其中，θ表示虚拟电压相位，P*＝P′+ΔP，kω、kp分别为角频率调节系数和有功调节系数，ω0为电网角频率。进一步的，所述虚拟电压幅值计算模块具体用于根据所述无功功率值计算得到虚拟电压幅值；其中，其中，V表示虚拟电压幅值，kq表示无功调节系数。进一步的，所述虚拟电压合成模块具体用于根据所述虚拟电压相位和所述虚拟电压幅值合成虚拟电压；其中，vr＝V·sin(θ)，vr表示虚拟电压。进一步的，所述调制模块具体包括：调制信号计算单元，用于根据所述虚拟电压、所述LC滤波电路中的滤波电感电流产生调制信号；其中，vm＝vr-iL·R，vm表示调制信号电压；控制单元，用于根据所述调制信号电压对载波电压进行脉宽调制，从而产生脉冲控制信号，控制所述单相逆变器的开关。实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术适用于分布式电源与微电网领域，并且提供了与配电网及微电网的同步机制；本专利技术还可以实现单台及多台逆变器并联系统运行在并网模式、孤岛模式，同时可实现孤岛、并网两种模式的无缝切换功能。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的单相逆变器控制系统的一个实施例的系统框图；图2是图1的具体结构示意图；图3是逆变器运行在并网模式下，电网电压eg与滤波电感电流iL仿真波形；图4是逆变器运行在孤岛模式下，逆变器电压vo与滤波电感电流iL仿真波形；图5是逆变器孤岛模式与并网模式相切换时电网电压eg与滤波电感电流iL的仿真波形；图6是两台逆变器并联运行在并网模式下时，两台逆变器的滤波电感电流iL1、iL2的仿真波形；图7是两台逆变器并联运行在孤岛模式下时，两台逆变器的滤波电感电流iL1、iL2的仿真波形；图8是两台逆变器并联运行在孤岛模式与并网模式相切换时，两台逆变器的滤波电感电流iL1、iL2的仿真波形。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1是本专利技术提供的单相逆变器控制系统的一个实施例的系统框图，如图1所示，包括依次连接的电源Uin、单相逆变器主电路101、LC滤波电路102、负载Ro和用于并网的带有开关S的电网eg，还包括：虚拟功率计算模块103，用于根据虚拟电压合成模块108合成的虚拟电压vr和所述LC滤波电路102中的滤波电感电流iL计算得到虚拟有功功率po和虚拟无功功率qo；功率转换模块104，用于计算有功功率指令值Pref和无功功率指令值Qref，并根据所述单相逆变器的虚拟输出阻抗、所述滤波电感感抗、有功功率指令值Pref和无功功率指令值Qref，将虚拟有功功率po和虚拟无功功率qo转换为有功功率值P′和无功功率值Q′；相位同步调节模块105，用于根据所述电网的电压eg和所述单相逆变器的输出电压vo计算得到功率调节信号ΔP；虚拟电压相位计算模块106，用于根据所述有功功率值本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单相逆变器控制系统，包括依次连接的电源、单相逆变器主电路、LC滤波电路、负载和用于并网的带有开关的电网，其特征在于，还包括：虚拟功率计算模块，用于根据虚拟电压合成模块合成的虚拟电压和所述LC滤波电路中的滤波电感电流计算得到虚拟有功功率和虚拟无功功率；功率转换模块，用于计算有功功率指令值和无功功率指令值，并根据所述单相逆变器的虚拟输出阻抗、滤波电感感抗、所述有功功率指令值和所述无功功率指令值，将所述虚拟有功功率和虚拟无功功率转换为有功功率值和无功功率值；相位同步调节模块，用于根据所述电网的电压和所述单相逆变器的输出电压计算得到功率调节信号；虚拟电压相位计算模块，用于根据所述有功功率值和所述功率调节信号的和，计算得到虚拟电压相位；虚拟电压幅值计算模块，用于根据所述无功功率值计算得到虚拟电压幅值；虚拟电压合成模块，用于根据所述虚拟电压相位和所述虚拟电压幅值合成虚拟电压；调制模块，用于根据所述虚拟电压、所述LC滤波电路中的滤波电感电流和载波电压产生脉冲控制信号，用于控制所述单相逆变器。

【技术特征摘要】
1.一种单相逆变器控制系统，包括依次连接的电源、单相逆变器主电路、LC滤波电路、负载和用于并网的带有开关的电网，其特征在于，还包括：虚拟功率计算模块，用于根据虚拟电压合成模块合成的虚拟电压和所述LC滤波电路中的滤波电感电流计算得到虚拟有功功率和虚拟无功功率；功率转换模块，用于计算有功功率指令值和无功功率指令值，并根据所述单相逆变器的虚拟输出阻抗、滤波电感感抗、所述有功功率指令值和所述无功功率指令值，将所述虚拟有功功率和虚拟无功功率转换为有功功率值和无功功率值；相位同步调节模块，用于根据所述电网的电压和所述单相逆变器的输出电压计算得到功率调节信号；虚拟电压相位计算模块，用于根据所述有功功率值和所述功率调节信号的和，计算得到虚拟电压相位；虚拟电压幅值计算模块，用于根据所述无功功率值计算得到虚拟电压幅值；虚拟电压合成模块，用于根据所述虚拟电压相位和所述虚拟电压幅值合成虚拟电压；调制模块，用于根据所述虚拟电压、所述LC滤波电路中的滤波电感电流和载波电压产生脉冲控制信号，用于控制所述单相逆变器。2.如权利要求1所述的单相逆变器控制系统，其特征在于，所述虚拟功率计算模块具体包括：虚拟有功功率计算单元，用于根据所述虚拟电压合成模块合成的虚拟电压和所述LC滤波电路中的滤波电感电流计算得到虚拟有功功率；其中，po＝vr·iL；po表示虚拟有功功率，vr表示虚拟电压，iL表示滤波电感电流；虚拟无功功率计算单元，用于根据所述虚拟电压合成模块合成的虚拟电压和所述LC滤波电路中的滤波电感电流计算得到虚拟无功功率；其中，qo＝vr·(-j)·iL，qo表示虚拟无功功率。3.如权利要求2所述的单相逆变器控制系统，其特征在于，所述功率转换模块具体包括：有功功率指令值计算单元，用于根据单相逆变器频率-有功下垂曲线计算得到有功功率指令值；其中，Pref＝(f*-f)·kf，Pref表示有功功率指令值，f*表示所述单相逆变器频率-有功下垂曲线中的最大频率，f表示单相逆变器输出的实际频率，kf表示频率-有功下垂系数；无功功率指令值计算单元，用于根据单相逆变器电压-无功下垂曲线计算得到无功功率指令值；其中，Qref＝(V*-V)·kv，Qref表示无功功率指令值，V*表示所述单相逆变器电压-无功下垂曲线中的最大电压，V表示单相逆变器输出的实际电压，kv...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦徵，王彤，宋飞，袁鹰，
申请(专利权)人：南京南瑞太阳能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32