一种具有输出电压上翘特性的ISOP逆变器系统无互联均压控制策略技术方案

本发明专利技术公开了一种具有输出电压上翘特性的ISOP逆变器系统无互联均压控制策略。其控制方案为：在每台逆变器模块的控制中加入虚拟电阻Rvir使逆变器的输出阻抗呈阻性，通过将各个模块输入电压Vini叠加到输出电压幅值给定E*中，使系统输出电压幅值呈现上翘调整特性,得到实际电压参考幅值Ei；将各个模块输出的无功功率Qi叠加到输出电压参考频率f*中得到实际电压参考频率fi；将其合成正弦信号Erefi后减去虚拟电阻上的压降得到每个逆变器模块的参考电压Vrefi，再经过电压电流双闭环和驱动环节得到开关管的驱动信号。本发明专利技术通过重设逆变器的输出阻抗，在低压场合将输出阻抗设计成阻性，并实现了无互联均压控制，极大地拓展了无互联ISOP逆变器系统的应用场合。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ISOP逆变器系统无互联均压控制方法，特别是涉及一种具有输出电压上翘特性的ISOP逆变器系统无互联均压控制策略。
技术介绍
随着分布式新能源越来越多地接入配电网系统，为了满足分布式电源优质并网接入，国内外学者纷纷开展了智能交/直流配用电系统研究，在这些系统中大多采用了电力电子变压器来实现交直流电压转换。电力电子变压器采用多变换器串并联的方案，在高压侧串联以提高电压等级，低压侧并联以提高功率等级。通过逆变器系统的串并联可以减小每个模块的输入电压和输出电流，这样可以减小开关器件的容量，降低开发难度。输入串联输出并联(ISOP)逆变器系统首先必须实现各个变换器子模块的输入均压与输出均流，其次，同时实现功率电路与控制电路的模块化设计才能提高整个系统的可靠性和扩展性。目前对ISOP逆变器系无互联均压控制策略的研究相对较少，有学者提出一种逆变器输出滤波电感电流交叉反馈的控制策略，加入均压控制后可以实现各个模块的输入均压，但不足之处是所有变换器共用控制器，降低了系统的可靠性。申请号为201510347580.6的专利提出了“一种ISOP逆变器系统无互联均压控制方法”，其核心控制是逆变器输出频率随输入电压上翘，输出电压随输出无功功率下垂。此方案在逆变器的传输阻抗呈感性的情况下可以实现各个模块的输入电压与输出功率均衡。通常高压场合下线路的感抗远大于阻抗，逆变器的等效输出阻抗呈感性，上述控制策略可行。然而在低压配电系统中线路阻抗要大于感抗，逆变器的传输输阻抗偏向阻性，上述控制策略不再可行。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术主要目的是提供一种具有输出电压上翘特性的ISOP逆变器系统无互联均压控制策略，通过重设逆变器的输出阻抗为阻性并采用相应控制策略来实现各个模块的输入均压和输出均流。技术方案：一种具有输出电压上翘特性的ISOP逆变器系统无互联均压控制策略，包括步骤：步骤1)：在各个逆变器模块的控制中加入虚拟电阻Rvir，使各个逆变器模块的输出阻抗呈阻性；所述虚拟电阻的实现方法为：在控制中采样各个逆变器模块的输出电流，将其乘以虚拟电阻模拟电阻上的压降，并以负反馈的形式加入该模块输出电压的给定中；步骤2)：采样每个逆变器模块的输入电压Vini、输出电压Voi以及输出滤波电感电流ILfi，并通过功率计算单元计算每个逆变器模块输出的无功功率Qi；步骤3)：通过控制方程Ei＝Ei*+mVini和fi＝fi*+nQi计算得到各个逆变器模块输出电压的实际参考幅值Ei和实际参考频率fi；其中，Ei*和fi*和分别为各个逆变器模块的给定参考频率和参考电压；m为输出电压上翘系数，n为频率上翘系数；步骤4)：将步骤3)计算得到的实际参考频率fi和实际参考电压幅值Ei合成正弦信号Erefi，并由合成的正弦信号Erefi与电感电流和虚拟电阻的乘积相减得到各个逆变器模块的参考电压Vrefi；步骤5)：将步骤4)得到的逆变器参考电压Vrefi与步骤2)采样得到的输出电压Voi相减，经过PI调节器得到各个模块电流内环的参考电流Irefi；步骤6)：将步骤5)得到的参考电流Irefi与步骤2)采样得到的输出滤波电感电流ILfi相减，经过P调节器得到各个逆变器模块的调制信号，经过PWM控制产生PWM驱动信号驱动各个逆变器模块主电路开关管的开通关断。所述控制策略为分布式控制策略，即上述各个步骤是对每个逆变器模块的单独控制，各个模块之间的控制不存在任何交叉耦合，上述步骤中的i＝1,2,…,N。所述步骤4)中逆变器的参考电压Vrefi由式(1)得到：Vrefi＝Eisin(2πfi·t+ai)-Rvir·ILfi(1)其中，t为时间变量，ai为初相角，i＝1,2,3…N，N>0。每个所述逆变器模块为两级系统，前级为隔离型DC-DC变换器，后级为逆变器。有益效果：本专利技术通过重设逆变器的输出阻抗，在低压场合将输出阻抗设计成阻性，并用相应的控制策略实现了无互联均压控制，极大地拓展了无互联ISOP逆变器系统的应用场合。附图说明图1为加入虚拟电阻的无互联ISOP逆变器系统控制策略；图2为ISOP逆变器系统单个模块的主电路示意图；图3为两个模块组成的ISOP逆变器系统；图4为输出阻抗为阻性时逆变器均压控制特性曲线；图5为两个模块组成的ISOP逆变器系统输入电压跃变时各个模块的输入电压波形；图6为两个模块组成的ISOP逆变器系统输入电压跃变时各个模块输出的有功功率波形；图7为两个模块组成的ISOP逆变器系统输入电压跃变时各个模块输出的无功功率波形；图8为两个模块组成的ISOP逆变器系统输入电压跃变时各个模块输出电流波形。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作更进一步的说明。图1为加入虚拟电阻的ISOP逆变器系统控制框图，各个逆变器模块采用相同而又独立的控制电路，并且各个控制电路之间没有任何通信互联。本专利技术控制策略适用于各个逆变器模块输出阻抗呈阻性的并联逆变器系统。通常微电网及配电网等低压场合的线路电阻大于电感，该场合下逆变器输出阻抗的阻性大于感性，而高压场合正好相反，所以本专利的控制方案适用于低压场合。为了增大各个逆变器的阻性成分以提高控制精度，可以在各个逆变器模块的控制中加入虚拟电阻Rvir使各个逆变器的输出阻抗呈阻性。本专利技术方法包括如下步骤：步骤1)：在各个逆变器模块的控制中加入虚拟电阻Rvir。虚拟电阻的实现方法为：在控制中采样各个逆变器模块的输出电流，将其乘以虚拟电阻便可模拟电阻上的压降，并以负反馈的形式加入该模块输出电压的给定中。步骤2)：采样每个逆变器模块的输入电压Vini、输出电压Voi以及输出滤波电感电流ILfi，并通过功率计算单元计算每个逆变器模块输出的无功功率Qi；步骤3)：通过控制方程Ei＝Ei*+mVini和fi＝fi*+nQi计算得到各个逆变器模块输出电压的实际参考幅值Ei和实际参考频率fi，其中，Ei*和fi*和分别为各个逆变器模块的给定参考频率和参考电压；由上述控制方程知，当某个模块的输入电压Vini升高时，该模块输出电压的参考幅值Ei随之升高，即各个模块的输出电压幅值随输入电压呈上翘调整特性，输出电压幅值上翘的幅度受输出电压上翘系数m的影响。同理,各个模块输出电压频率随该模块输出的无功功率呈上翘调整特性，n为频率上翘系数，如图4所示。步骤4)：将步骤3)计算得到的实际参考频率fi和实际参考电压幅值Ei合成正弦信号Erefi，并由合成的正弦信号Erefi与电感电流和虚拟电阻的乘积相减得到各个逆变器模块的参考电压Vrefi；步骤5)：将步骤4)得到的逆变器参考电压Vrefi与步骤2)采样得到的输出电压Voi相减，经过电压外环的比例积分(PI)调节器得到各个模块电流内环的参考电流Irefi；步骤6)：将步骤5)得到的参考电流Irefi与步骤2)采样得到的输出滤波电感电流ILfi相减，经过电流内环的比例(P)调节器得到各个逆变器模块的调制信号，经过PWM控制产生PWM驱动信号驱动各个逆变器模块主电路开关管的开通关断。以上各个步骤中的i＝1,2,3…N,N>0。此外，虚拟阻抗是控制策略中加进去的，实际电路中并不存在。步骤3)和步骤4)中逆变器参考电压的计算公式为：Vrefi＝Eisin(2πfi·t+ai)-Rvir·ILfi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有输出电压上翘特性的ISOP逆变器系统无互联均压控制策略，其特征在于：包括步骤：步骤1)：在各个逆变器模块的控制中加入虚拟电阻Rvir；所述虚拟电阻的实现方法为：在控制中采样各个逆变器模块的输出电流，将其乘以虚拟电阻模拟电阻上的压降，并以负反馈的形式加入该模块输出电压的给定中；步骤2)：采样每个逆变器模块的输入电压Vini、输出电压Voi以及输出滤波电感电流ILfi，并通过功率计算单元计算每个逆变器模块输出的无功功率Qi；步骤3)：通过控制方程Ei＝Ei*+mVini和fi＝fi*+nQi计算得到各个逆变器模块输出电压的实际参考幅值Ei和实际参考频率fi；其中，Ei*和fi*和分别为各个逆变器模块的给定参考频率和参考电压；m为输出电压上翘系数，n为频率上翘系数；步骤4)：将步骤3)计算得到的实际参考频率fi和实际参考电压幅值Ei合成正弦信号Erefi，并由合成的正弦信号Erefi与电感电流和虚拟电阻的乘积相减得到各个逆变器模块的参考电压Vrefi；步骤5)：将步骤4)得到的逆变器参考电压Vrefi与步骤2)采样得到的输出电压Voi相减，经过PI调节器得到各个模块电流内环的参考电流Irefi；步骤6)：将步骤5)得到的参考电流Irefi与步骤2)采样得到的输出滤波电感电流ILfi相减，经过P调节器得到各个逆变器模块的调制信号，经过PWM控制产生PWM驱动信号驱动各个逆变器模块主电路开关管的开通关断。...

【技术特征摘要】
1.一种具有输出电压上翘特性的ISOP逆变器系统无互联均压控制策略，其特征在于：包括步骤：步骤1)：在各个逆变器模块的控制中加入虚拟电阻Rvir；所述虚拟电阻的实现方法为：在控制中采样各个逆变器模块的输出电流，将其乘以虚拟电阻模拟电阻上的压降，并以负反馈的形式加入该模块输出电压的给定中；步骤2)：采样每个逆变器模块的输入电压Vini、输出电压Voi以及输出滤波电感电流ILfi，并通过功率计算单元计算每个逆变器模块输出的无功功率Qi；步骤3)：通过控制方程Ei＝Ei*+mVini和fi＝fi*+nQi计算得到各个逆变器模块输出电压的实际参考幅值Ei和实际参考频率fi；其中，Ei*和fi*和分别为各个逆变器模块的给定参考频率和参考电压；m为输出电压上翘系数，n为频率上翘系数；步骤4)：将步骤3)计算得到的实际参考频率fi和实际参考电压幅值Ei合成正弦信号Erefi，并由合成的正弦信号Erefi与电感电流和虚拟电阻的乘积相减得到各个逆变器模块的参考电压Vrefi；步骤5)：将步骤4)得到的逆变器参考电压Vrefi与步骤2)...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈武，蒋晓剑，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32