适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，包括依次连接的电源、三相逆变器主电路、LC滤波电路和电网，还包括：电流采集模块、电压采集模块、电压信号处理模块、功率计算模块、电压参考信号幅值计算模块、电压参考信号相位计算模块、电压参考信号生成模块、电流环参考信号生成模块、正序调制信号生成模块和调制模块。本发明专利技术可实现基于虚拟同步机控制为核心的同步逆变器工作在电网不平衡工况下。

【技术实现步骤摘要】
适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统。
技术介绍
随着国民经济的快速发展，人们对电力的需求量越来越大，电网的规模以及远距离输送的电力容量均在不断增长。此时，集中式大电网成本高、运行难度大、可靠性低等缺陷将随着电网规模的扩大日渐凸显，越来越不能满足人们对电力供应的质量及用电安全性与可靠性的要求。近年来，由电网中单点故障引起的大规模停电事故频频发生，充分暴露出了大电网系统的脆弱性，供电可靠性问题已引起各国人员的高度重视。此外，集中式大电网发电系统不能跟踪电力负荷的变化，系统的灵活性相对较差。若为了短暂的峰荷建造发电厂，所需花费很大，经济效益很低。为了节省投资，提高发电系统的安全性与灵活性，分布式发电系统及微电网系统应运而生。在分布式发电及微电网系统中，储能变流器、并网逆变器是实现分布式发电和微电网系统能量转换和传递的核心装置。特别是基于虚拟同步机控制为核心的同步逆变器控制方案，由于其具有模拟同步电机的一次调压/调频功能，以及虚拟转动惯量等环节，在外特性可与同步发电机相媲美。当微电网或配电网发生电压频率异常事件时，能有效地为电网提供必要的有功和无功支撑，极大提高了分布式发电系统和微电网的运行可靠性，从而特别适用于储能装置、新能源发电装置与配电网之间的连接。目前，关于同步逆变器控制策略大多针对理想的三相平衡电网开展相关研究，如何实现同步逆变器在电网发生不平衡工况下正常运行，提高同步逆变器在电网不平衡工况下的运行能力和其工作稳定性是同步逆变器控制的重点和难点。因此，研究适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，保证同步逆变器在电网不平衡工况下依然能够输出平衡的入网电流，对于实现同步逆变器应用在分布式发电系统和微电网领域，提高其稳定性和可靠性具有重要的理论意义和实用价值。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于，提供一种适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，可实现基于虚拟同步机控制为核心的同步逆变器工作在电网不平衡工况下。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，包括依次连接的电源、三相逆变器主电路、LC滤波电路和电网，还包括：电流采集模块，用于采集所述三相逆变器主电路输出的电感电流iABC；电压采集模块，用于采集所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC；电压信号处理模块，用于获取所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC的幅值Vo和负序分量uoABC-；功率计算模块，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电感电流iABC和电压uoABC计算得到有功功率po和无功功率qo；电压参考信号幅值计算模块，用于根据三相逆变器主电路输出的电压幅值Vo、电网电压额定幅值Vn、无功功率给定值Qref和无功功率qo计算得到电压参考信号的幅值Vref；电压参考信号相位计算模块，用于根据电网额定角频率ωn、有功功率给定值Pref和有功功率po计算得到电压参考信号的相位θo；电压参考信号生成模块，用于根据所述电压参考信号的幅值Vref和所述电压参考信号的相位θo生成电压参考信号vrefABC；电流环参考信号生成模块，用于根据所述电压参考信号vrefABC和三相逆变器主电路输出的电压uoABC生成电流参考信号irefABC；正序调制信号生成模块，用于根据所述电流参考信号irefABC和所述电感电流iABC生成正序调制信号vmABC+；调制模块，用于根据所述电压信号处理模块得到的负序分量uoABC-和所述正序调制信号vmABC+生成调制波对载波信号vc进行调制，生成控制信号d，以控制逆变器功率开关。进一步的，所述电压信号处理模块具体包括：电压正负序分离单元，用于从所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC中分理处负序分量uoABC-；幅值检测单元，用于获取所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC的幅值Vo。进一步的，所述电压参考信号幅值计算模块具体包括：电压-无功功率下垂控制调节单元，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电压幅值Vo和电网电压额定幅值Vn计算得到无功功率下垂给定值Qd，其中，Qd＝(Vn-Vo)·kv，kv为电压-无功下垂系数；积分调节单元，用于根据所述无功功率下垂给定值Qd、无功功率给定值Qref和无功功率qo计算得到电压参考信号幅值Vref，其中，K为积分系数。进一步的，所述电压参考信号相位计算模块具体包括：频率-有功功率下垂控制调节单元，用于根据电网额定角频率ωn和虚拟转动惯量模块输出的参考信号的角频率ωo计算得到有功功率下垂给定值Pd，其中，Pd＝(ωn-ωo)·kf，kf为频率-有功下垂系数；虚拟转动惯量单元，用于根据有功功率给定值Pref、有功功率po和所述有功功率下垂给定值Pd计算得到参考信号的角频率ωo，其中，J为虚拟转动惯量；逆变器相位生成单元，用于根据所述参考信号的角频率ωo计算得到电压参考信号的相位θo，其中，进一步的，所述电压参考信号生成模块具体用于根据所述电压参考信号的幅值Vref和所述电压参考信号的相位θo生成电压参考信号vrefABC，其中，进一步的，所述电流环参考信号生成模块具体用于根据所述电压参考信号vrefABC和三相逆变器主电路输出的电压uoABC生成电流参考信号irefABC，其中，其中，L表示同步逆变器输出滤波电感。进一步的，所述正序调制信号生成模块具体包括：电流正负序分离单元，用于从所述电流参考信号irefABC中分离出正序分量irefABC+；电流环调节单元，用于根据所述正序分量irefABC+和所述电感电流iABC生成正序调制信号vmABC+，其中，式中kp为电流环调节器比例系数，ki为电流环调节器积分系数。进一步的，所述调制模块包括：调制波生成单元，用于根据所述电压信号处理模块得到的负序分量uoABC-和所述正序调制信号vmABC+生成调制波vmABC，其中，vmABC＝vmABC++uoABC-。脉宽调制单元，用于根据所述调制波vmABC对载波信号vc进行脉宽调制，生成控制信号d，以控制逆变器功率开关。实施本专利技术，具有如下有益效果：本专利技术适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，实现了基于虚拟同步机控制为核心的同步逆变器在电网不平衡工况下，依然能输出波形良好、三相平衡的入网电流，确保同步逆变器系统安全稳定可靠运行。整个同步逆变器系统始终保持稳定运行。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适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统的一个实施例的系统框图；图2是未采用本专利技术所提出的控制策略时，同步逆变器在上述不平衡电网工况下运行时的三相输出电压和三相输出电感电流波形。图3是采用本专利技术所提出的控制策略时，同步逆变器在上述不平衡电网工况下运行时的三相输出电压和三相输出电感电流波形。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，其特征在于，包括依次连接的电源、三相逆变器主电路、LC滤波电路和电网，其特征在于，还包括：电流采集模块，用于采集所述三相逆变器主电路输出的电感电流iABC；电压采集模块，用于采集所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC；电压信号处理模块，用于获取所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC的幅值Vo和负序分量uoABC‑；功率计算模块，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电感电流iABC和电压uoABC计算得到有功功率po和无功功率qo；电压参考信号幅值计算模块，用于根据三相逆变器主电路输出的电压幅值Vo、电网电压额定幅值Vn、无功功率给定值Qref和无功功率qo计算得到电压参考信号的幅值Vref；电压参考信号相位计算模块，用于根据电网额定角频率ωn、有功功率给定值Pref和有功功率po计算得到电压参考信号的相位θo；电压参考信号生成模块，用于根据所述电压参考信号的幅值Vref和所述电压参考信号的相位θo生成电压参考信号vrefABC；电流环参考信号生成模块，用于根据所述电压参考信号vrefABC和三相逆变器主电路输出的电压uoABC生成电流参考信号irefABC；正序调制信号生成模块，用于根据所述电流参考信号irefABC和所述电感电流iABC生成正序调制信号vmABC+；调制模块，用于根据所述电压信号处理模块得到的负序分量uoABC‑和所述正序调制信号vmABC+生成调制波对载波信号vc进行调制，生成控制信号d，以控制逆变器功率开关。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，其特征在于，包括依次连接的电源、三相逆变器主电路、LC滤波电路和电网，其特征在于，还包括：电流采集模块，用于采集所述三相逆变器主电路输出的电感电流iABC；电压采集模块，用于采集所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC；电压信号处理模块，用于获取所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC的幅值Vo和负序分量uoABC-；功率计算模块，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电感电流iABC和电压uoABC计算得到有功功率po和无功功率qo；电压参考信号幅值计算模块，用于根据三相逆变器主电路输出的电压幅值Vo、电网电压额定幅值Vn、无功功率给定值Qref和无功功率qo计算得到电压参考信号的幅值Vref；电压参考信号相位计算模块，用于根据电网额定角频率ωn、有功功率给定值Pref和有功功率po计算得到电压参考信号的相位θo；电压参考信号生成模块，用于根据所述电压参考信号的幅值Vref和所述电压参考信号的相位θo生成电压参考信号vrefABC；电流环参考信号生成模块，用于根据所述电压参考信号vrefABC和三相逆变器主电路输出的电压uoABC生成电流参考信号irefABC；正序调制信号生成模块，用于根据所述电流参考信号irefABC和所述电感电流iABC生成正序调制信号vmABC+；调制模块，用于根据所述电压信号处理模块得到的负序分量uoABC-和所述正序调制信号vmABC+生成调制波对载波信号vc进行调制，生成控制信号d，以控制逆变器功率开关。2.如权利要求1所述的适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，其特征在于，所述电压信号处理模块具体包括：电压正负序分离单元，用于从所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC中分离出负序分量uoABC-；幅值检测单元，用于获取所述三相逆变器主电路输出的电压uoABC的幅值Vo。3.如权利要求1所述的适用于电网不平衡工况下的同步逆变器控制系统，其特征在于，所述电压参考信号幅值计算模块具体包括：电压-无功功率下垂控制调节单元，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电压幅值Vo和电网电压额定幅值Vn计算得到无功功率下垂给定值Qd，其中，Qd＝(Vn-Vo)·kv，kv为电压-无功下垂系数；积分调节单元，用于根据所述无功功率下垂给定值Qd、无功功率给定值Qref和无功功率qo计算得...

【专利技术属性】
技术研发人员：韦徵，钟旭，王彤，宋飞，周卫，
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