并网逆变器的控制系统及控制方法技术方案

技术编号:19514717 阅读:7 留言:0更新日期:2018-11-21 09:53
本发明专利技术公开了一种并网逆变器的控制系统及控制方法,所述的控制系统包括:检测单元、锁相单元、计算单元、乘法器、复位积分器、比较器、RS触发器以及选择开关,选择开关对RS触发器的信号经过选择后得到逆变系统中开关S1、S2、S3、S4的驱动信号g(S1)、g(S2)、g(S3)、g(S4),其中,选择的依据由电网电压ug提供,通过在每个开关周期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能量相等来实现并网逆变器的控制。本发明专利技术实现了对可再生能源等直流源不稳定,且电网存在波动情况的并网系统的控制,能够抑制直流侧电源不稳定对并网电流的影响,且提高了并网电流对于电网波动的动态响应速度。

【技术实现步骤摘要】
并网逆变器的控制系统及控制方法
本专利技术涉及电力电子、非线性控制
,具体涉及一种并网逆变器的控制系统及控制方法。
技术介绍
随着能源危机和环境问题的日益加剧,可再生能源如太阳能、风能等作为一种新型能源越来越受到各国的关注。作为新能源发电的核心技术,并网逆变技术也备受关注,积极进行并网逆变器的研究和开发将新能源变成可以并入国家电网的髙质量电能才能真正的解决能源危机问题。并网逆变器控制技术是并网发电系统中的重要组成部分,目前对于并网逆变器控制有直接控制和间接控制方式。直接控制是以电流为控制对象,通过电流反馈闭环直接对并网电流的相位和幅值进行控制。间接控制是将逆变器控制成为电压源,根据逆变器的电压与电流之间的关系,调节逆变器的输出电压,达到逆变器输出电流与并网电压同频同相的目的。逆变器的控制方式主要有双闭环控制、重复控制、滑模变结构控制、神经网络控制、模糊控制等,在理想恒定直流电源应用条件下,这些控制方法都可以输出良好的波形质量,满足并网的要求。然而可再生能源提供的直流电源不再是传统的恒定直流电源,而是叠加有一定随机脉动成分的直流电源,并且由于各种复杂的因素使其中参杂了一定的干扰噪声。因此,在可再生能源并网的应用中,传统的控制方法已不能满足这种应用场合下的并网要求,将会给电网造成谐波污染。同时,电网的波动也需要寻求动态响应能力更快的控制方法。
技术实现思路
本专利技术的首要目的在于解决并网逆变系统中直流源不稳定,电网波动对并网电流带来的影响(谐波增加,动态响应慢等),提供一种并网逆变器的控制系统。本专利技术的另一目的在于克服现有技术的不足,提供一种更适合于可再生能源等不稳定电源的并网逆变器的控制方法。根据公开的实施例,本专利技术的第一方面公开了一种并网逆变器的控制系统,所述的控制系统包括:检测单元、锁相单元、计算单元、乘法器、复位积分器、比较器、RS触发器以及选择开关。检测单元与逆变系统直接相连,检测得到逆变系统的并网电压ug、逆变器输出侧A、B点之间的电压uAB和电感电流il,所检测到的信号发送给计算单元以及经过乘法器后送入复位积分器;其中,锁相单元对所检测的并网电压的相位和频率进行锁定,用以确定给定并网电流的相位和频率;计算单元和复位积分器的输出端分别连接比较器的两个输入端口。计算单元和复位积分器对所接收到的信号进行处理,而后将所得到的信号送入比较器,比较器的输出端连接RS触发器的R端,R端为RS触发器的复位端;RS触发器的S端连接时钟信号,当时钟信号为高电平时,RS触发器的Q端输出高电平,端输出低电平。其复位端R端由比较器的输出信号决定,当比较器输出端为高电平时,RS触发器复位,此时Q端输出低电平,端输出高电平;RS触发器的输出Q端和端与选择开关相连。选择开关对RS触发器的信号经过选择后得到逆变系统中开关S1、S2、S3、S4的驱动信号g(S1)、g(S2)、g(S3)、g(S4),其中,选择的依据由并网电压ug提供,通过在每个开关周期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能量相等来实现并网逆变器的控制。进一步地,所述的锁相单元用于检测所得到并网电压ug的相位和频率,从而与给定的电压幅值经过在计算单元中处理得到给定的并网电流值。进一步地,所述的选择开关,通过判断并网电压ug的正负对RS触发器的输出信号进行选择,得到逆变器的开关S1、S2、S3、S4的驱动信号g(S1)、g(S2)、g(S3)、g(S4)。根据公开的实施例,本专利技术第二方面公开了一种并网逆变器的控制方法,将单相逆变器当做是两个Buck电路A、B交替工作,通过在每个开关周期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能量相等来实现变换器的控制,控制原理如下式所示:所述的控制方法包括下列步骤:选择开关通过判定并网电压的正负决定开关S1和S2的状态,在并网电压的正半周,开关S1导通,开关S2关断,电路buckA工作,如图1所示。当时钟信号为高电平时,一个周期开始,检测单元检测并网逆变系统的并网电压ug、逆变器输出侧A、B点之间的电压uAB和电感电流il,并将检测得到的信号送入计算单元和复位积分器,此时,复位积分器的积分值小于计算单元计算得到的输出能量和电路中消耗及储存的能量之和,因此,RS触发器Q端输出高电平,端输出低电平。Q端和端的信号通过选择开关后,得到开关S4导通,开关S3关断,此时直流源向电路中输入能量;直流源向电路中输入能量,积分值随着时间不断增加,当积分值达到计算单元的计算值时,比较器输出高电平,通过控制RS触发器的复位端使得RS触发器Q端的输出信号由高电平变为低电平,于是,开关S3导通,开关S4关断,此时直流源停止向电路中输入能量;保持开关S3导通,开关S4关断,直流源停止向电路中输入能量的状态直到下一个开关周期开始(即下一个时钟信号高电平),重复开始以上的步骤;在并网电压的负半周,开关S1关断,开关S2导通,电路buckB工作,如图2所示。当时钟信号为高电平时,一个周期开始,检测单元检测并网逆变系统的并网电压ug、逆变器输出侧A、B点之间的电压uAB和电感电流il,并将检测得到的信号送入计算单元和复位积分器,此时,复位积分器的积分值小于计算单元计算得到的输出能量和电路中消耗及储存的能量之和,因此,RS触发器Q端输出高电平,端输出低电平。Q端和端的信号通过选择开关后,得到开关S3导通,开关S4关断,此时直流源向电路中输入能量;直流源向电路中输入能量,积分值随着时间不断增加,当积分值达到计算单元的计算值时,比较器输出高电平,通过控制RS触发器的复位端使得RS触发器Q端的输出信号由高电平变为低电平,于是,开关S4导通,开关S3关断,此时直流源停止向电路中输入能量;保持开关S4导通,开关S3关断,直流源停止向电路中输入能量的状态直到下一个开关周期开始(即下一个时钟信号高电平),重复开始以上的步骤。本专利技术相对于现有技术具有如下的优点及效果:(1)本专利技术公开的并网逆变器的控制系统结构简单、原理清晰、易于实现,在理想情况下能够得到优质的并网电流,满足并网要求。(2)本专利技术公开的并网逆变器的控制方法,在输入电压不平衡、输入电压发生小幅度范围内低频脉动等不稳定情况时依然能够得到优质的并网电流,满足并网要求,因此,对比传统的控制方式如双闭环控制方法,更适合于可再生能源等不稳定电源的并网系统的控制。附图说明图1是本专利技术公开的一种并网逆变器的控制系统结构图;图2(a)及图2(b)分别是本专利技术中BuckA和BuckB的电路工作结构图;图3是本专利技术公开的一种并网逆变器的控制方法的流程步骤图;图4所示为本专利技术实施例在理想恒定直流电源应用条件下,基于并网能量平衡控制的逆变器的并网电压和电流波形图;图5(a)及图5(b)分别是在直流源含有低频脉动时采用并网能量平衡控制和电网电流和电容电流双闭环控制的电流波形图;图6(a)及图6(b)分别是并网电压幅值波动时采用并网能量平衡控制和电网电流和电容电流双闭环控制的电流波形图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,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,本领域普本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种并网逆变器的控制系统,其特征在于,所述的控制系统包括:检测单元、锁相单元、计算单元、乘法器、复位积分器、比较器、RS触发器以及选择开关,其中,所述的检测单元和选择开关与逆变系统相连,所述的检测单元检测得到逆变系统的并网电压ug、逆变器输出侧A、B点之间的电压uAB和电感电流il,所检测到的信号发送给计算单元以及经过乘法器后送入复位积分器;所述的锁相单元与所述的检测单元相连,用于对所检测的并网电压的相位和频率进行锁定,用以确定给定并网电流的相位和频率;所述的计算单元、乘法器和复位积分器用于计算及处理所述的检测单元和锁相单元所得到的信号,所述的计算单元和所述的复位积分器的输出端分别与所述的比较器的两个输入端相连;所述的比较器用于对所述的计算单元和复位积分器处理得到的信号进行对比,用于提供所述的RS触发器的R端信号,R端为RS触发器的复位端;RS触发器的S端连接时钟信号,RS触发器的输出Q端和

【技术特征摘要】
1.一种并网逆变器的控制系统,其特征在于,所述的控制系统包括:检测单元、锁相单元、计算单元、乘法器、复位积分器、比较器、RS触发器以及选择开关,其中,所述的检测单元和选择开关与逆变系统相连,所述的检测单元检测得到逆变系统的并网电压ug、逆变器输出侧A、B点之间的电压uAB和电感电流il,所检测到的信号发送给计算单元以及经过乘法器后送入复位积分器;所述的锁相单元与所述的检测单元相连,用于对所检测的并网电压的相位和频率进行锁定,用以确定给定并网电流的相位和频率;所述的计算单元、乘法器和复位积分器用于计算及处理所述的检测单元和锁相单元所得到的信号,所述的计算单元和所述的复位积分器的输出端分别与所述的比较器的两个输入端相连;所述的比较器用于对所述的计算单元和复位积分器处理得到的信号进行对比,用于提供所述的RS触发器的R端信号,R端为RS触发器的复位端;RS触发器的S端连接时钟信号,RS触发器的输出Q端和端与所述的选择开关相连,所述的选择开关对RS触发器的信号经过选择后得到逆变系统中开关S1、S2、S3、S4的驱动信号g(S1)、g(S2)、g(S3)、g(S4)。2.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制系统,其特征在于,当时钟信号为高电平时,所述的RS触发器的Q端输出高电平,端输出低电平,其作为复位端的R端由比较器的输出信号决定,当比较器输出端为高电平时,RS触发器复位,此时Q端输出低电平,端输出高电平。3.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制系统,其特征在于,所述的锁相单元用于检测所得到并网电压ug的相位和频率,从而与给定的电压幅值经过在计算单元中处理得到给定的并网电流值。4.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制系统,其特征在于,所述的选择开关通过判断并网电压ug的正负对RS触发器的输出信号进行选择,得到逆变器的开关S1、S2、S3、S4的驱动信号g(S1)、g(S2)、g(S3)、g(S4)。5.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制系统,其特征在于,所述的选择开关的选择依据由并网电压ug提供,通过在每个开关周期保持输入电路的能量与输出能量和电路中消耗及储存的能...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴青华王磊林壁媛
申请(专利权)人:华南理工大学
类型:发明
国别省市:广东,44

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