一种组合式三相逆变器运行控制方法技术

本发明专利技术公开了一种组合式三相逆变器运行控制方法，包括以下步骤：采集逆变器三相滤波电容电压和三相滤波电感电流信号；对各相电压值和电流值进行平均功率计算，得到各相输出平均有功功率和输出无功功率，并分别经下垂控制器得到输出三相电压参考值；将输出各相电压参考值与对应的逆变器输出相电压相减，得到各相电压误差；各相电压误差经电压调节器中调节，得到各相电流参考值，进而与逆变器输出电流相减，得到各相电流误差；各相电流误差经电流调节器调节产生调制信号，并经调制模块调制产生开关控制信号。本发明专利技术的组合式三相逆变器运行控制方法，在微电网离网运行模式下，当三相负荷不平衡时，能够保证逆变器输出三相电压的对称性。

【技术实现步骤摘要】
一种组合式三相逆变器运行控制方法
本专利技术属于微电网离网模式下分布式电源发电
，涉及一种组合式三相逆变器运行控制方法。
技术介绍
近年来，由于能源的紧缺和环境污染的严重，微电网的发展在世界各国受到高度重视。微电网是由分布式电源、储能系统、能量转换装置、监控和保护装置、负荷等汇集而成的小型发配电、用电系统，既可以并网运行也可以孤岛运行。微电网的重要组成部分是分布式电源，分布式电源具有多方面的优点，例如：有助于提高配电系统对分布式电源的接纳能力；可有效提高间歇式可再生能源的利用效率，实现用能优化，并且可以降低配电网络损耗；在电网故障时，可保障关键负荷供电，提高供电可靠性；可用于解决偏远地区用户的供电问题。微电网孤岛运行时，电压和频率的参考是由微电网内部产生，控制方法通常采用对等控制。对等控制策略是基于微电网和公共电网的关系和微电网内分布式电源运营时具有的灵活性，设计的一种“即插即用”的控制方案。由于对等控制策略不依赖于通信联系，从而可以降低微电网建设和维护成本，提高工作的可靠性。对于各分布式电源若以电压源型逆变器(VSI)作为输出接口常采用下垂控制方式，即通过就地采集电压源型逆变器输出的电压和电流，计算有功、无功，再按照下垂特性调节VSI输出的频率和电压幅值，来控制逆变器输出功率，可以有效跟踪负荷需求，并且在逆变器并联时可实现自动均流，负荷功率按逆变器容量均分。然而，在基于下垂控制的组合式三相逆变器并联运行中，如何控制三相不平衡负荷下逆变器输出电压的对称性是个难点，因此设计合理的控制方法是很有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种组合式三相逆变器运行控制方法，在微电网离网运行模式下，当三相负荷不平衡时，能够保证逆变器输出三相电压的对称性。本专利技术所采用的技术方案是，一种组合式三相逆变器运行控制方法，按照以下步骤实施：步骤1，采集逆变器的三相滤波电容电压ua，ub，uc和三相滤波电感电流信号ia，ib，ic；步骤2，利用平均功率计算模块对步骤1采集的各相电压值和电流值进行平均功率计算，得到逆变器各相的输出平均有功功率Pa，Pb，Pc和输出无功功率Qa，Qb，Qc；步骤3，将步骤2中得到的各相输出平均有功功率Pa，Pb，Pc和输出无功功率Qa，Qb，Qc经过下垂控制器进行下垂控制得到逆变器的输出三相电压参考值urefa，urefb，urefc；步骤4，将逆变器输出各相电压参考值urefa，urefb，urefc与对应的逆变器输出相电压ua，ub，uc进行相减，得到各相电压误差Δua，Δub，Δuc；步骤5，将逆变器输出各相电压误差Δua，Δub，Δuc输入至电压调节器中，并经电压调节器进行调节，输出各相电流参考值irefx；步骤6，将逆变器输出各相电流参考值与逆变器输出电流进行相减，得到各相电流误差；步骤7，将各相电流误差输入至电流调节器中，并经电流调节器进行调节产生调制信号；步骤8，调制信号经调制模块进行调制，产生开关控制信号，从而对逆变器进行调节，保证逆变器输出三相电压的对称性。本专利技术的特点还在于，步骤2具体为平均功率计算模块采用功率计算方法将采集的三相滤波电容电压ua，ub，uc和三相滤波电感电流信号ia，ib，ic采用虚拟正交矢量计算法，然后经过低通滤波的方法计算逆变器的输出平均功率。步骤2中平均功率计算模块采用瞬时功率积分法求平均功率。步骤3按照以下步骤实施：步骤3.1，下垂控制器将各相输出平均有功功率Pa，Pb，Pc进行处理得到电压频率，对输出无功功率Qa，Qb，Qc进行处理得到电压幅值；步骤3.2，把步骤3.1得到的电压频率进行积分并结合三相电压初始相角相差120度得到三相电压的相位，并利用三相电压相位和电压幅值得到参考电压矢量urefa，urefb，urefc。步骤3.1中下垂控制器对于有功功率按照以下方法进行处理；A，建立S函数；S函数为：式中，px(x＝a、b、c)为每一相的输出有功功率，fx(x＝a、b、c)每一相输出频率；其中ρ为有功下垂系数，Pr为逆变器额定功率；B，设定S函数的中心点为M(P0，f0)，从而确定一条参考曲线S；其中，P0＝Pr/2，f0为额定频率；C，计算偏移量ΔP，并根据步骤3.2确定的参考曲线S，确定每一相的S曲线，其中ΔP＝Px-P0；具体为：将每一相输出的平均有功功率px与p0比较，若px＜p0，则将M点向左平移|ΔP|，得到该相的参考曲线；若Px＞P0，则将M点向右平移|ΔP|，得到该相的参考曲线。步骤3.1中下垂控制器通过以下方法对无功功率进行处理：A，根据各相输出的平均无功功率大小值，判断出负荷中间相；B，对于负荷中间相采用固定下垂系数，并使负荷中间相的幅值等于额定空载电压；C，令其他两相的下垂系数与负荷中间相的下垂系数相等，并将中间相曲线进行上下平移得到其他两相曲线。步骤5中电压调节器为单独的纯比例控制器、PI控制器、PR控制器、准比例谐振控制器或重复控制器。步骤7中电流调节器为纯比例控制器或比例积分控制器、预测电流控制器或无差拍控制器。步骤8中调制模块采用正弦脉宽调制。本专利技术的有益效果是在P-f下垂曲线中引入了S函数来代替传统下垂控制曲线，当三相负荷不平衡时，通过平移S曲线使得三相都与参考S曲线的频率一致，并且对传统的Q-V下垂曲线进行改进，首先根据各相输出的功率判断出负荷中间相，针对中间相下垂控制采用固定下垂系数，其他两相采取与负荷中间相相同的下垂系数，通过平移使得三相输出电压的幅值一致，从而使三相的电压幅值和频率都保持一致，达到逆变器输出三相电压对称的目的。附图说明图1是本专利技术一种组合式三相逆变器运行控制方法中组合式三相逆变电路的结构示意图；图2是本专利技术一种组合式三相逆变器运行控制方法的原理框图；图3是本专利技术一种组合式三相逆变器运行控制方法中对于有功功率进行下垂控制的示意图；图4是本专利技术一种组合式三相逆变器运行控制方法中对于无功功率进行下垂控制的示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术一种组合式三相逆变器运行控制方法，基于一种组合式三相逆变电路结构，具体结构如图1所示，包括由Sa1～Sa4四个开关组成的a相全桥逆变器电路，Sb1～Sb4四个开关组成的b相全桥逆变器电路，Sc1～Sc4四个开关组成的c相全桥逆变器电路，经Lx、Cx(x＝a、b、c)滤波电路后再经变压器按照三相四线输出。各相经Xx(x＝a、b、c、N)线路阻抗后与低压三相四线制公共交流母线连接。各单相负荷或三相负荷接至公共交流母线上。负荷可以呈阻性、感性、容性组成的线性负荷，也可以是非线性负荷；如图2所示，本专利技术的方法按照以下步骤实施：步骤1，采集逆变器的三相滤波电容电压ua，ub，uc和三相滤波电感电流信号ia，ib，ic；步骤2，利用平均功率计算模块对步骤1采集的各相电压值和电流值进行平均功率计算，得到逆变器各相的输出平均有功功率Pa，Pb，Pc和输出无功功率Qa，Qb，Qc；其中，平均功率计算模块采用的功率计算方法可以将采集的三相滤波电容电压ua，ub，uc和三相滤波电感电流信号ia，ib，ic采用虚拟正交矢量计算法，然后经过低通滤波的方法计算逆变器的输出平均功率；也可以通过采用瞬时功率积分法求平均功率；步骤3，将步骤2中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合式三相逆变器运行控制方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1，采集逆变器的三相滤波电容电压ua，ub，uc和三相滤波电感电流信号ia，ib，ic；步骤2，利用平均功率计算模块对步骤1采集的各相电压值和电流值进行平均功率计算，得到逆变器各相的输出平均有功功率Pa，Pb，Pc和输出无功功率Qa，Qb，Qc；步骤3，将步骤2中得到的各相输出平均有功功率Pa，Pb，Pc和输出无功功率Qa，Qb，Qc经过下垂控制器进行下垂控制得到逆变器的输出三相电压参考值urefa，urefb，urefc；步骤4，将逆变器输出各相电压参考值urefa，urefb，urefc与对应的逆变器输出相电压ua，ub，uc进行相减，得到各相电压误差Δua，Δub，Δuc；步骤5，将逆变器输出各相电压误差Δua，Δub，Δuc输入至电压调节器中，并经电压调节器进行调节，输出各相电流参考值irefx；步骤6，将逆变器输出各相电流参考值与逆变器输出电流进行相减，得到各相电流误差；步骤7，将各相电流误差输入至电流调节器中，并经电流调节器进行调节产生调制信号；步骤8，调制信号经调制模块进行调制，产生开关控制信号，从而对逆变器进行调节，保证逆变器输出三相电压的对称性。...

【技术特征摘要】
1.一种组合式三相逆变器运行控制方法，其特征在于，按照以下步骤实施：步骤1，采集逆变器的三相滤波电容电压ua，ub，uc和三相滤波电感电流信号ia，ib，ic；步骤2，利用平均功率计算模块对步骤1采集的各相电压值和电流值进行平均功率计算，得到逆变器各相的输出平均有功功率Pa，Pb，Pc和输出无功功率Qa，Qb，Qc；步骤3，将步骤2中得到的各相输出平均有功功率Pa，Pb，Pc和输出无功功率Qa，Qb，Qc经过下垂控制器进行下垂控制得到逆变器的输出三相电压参考值urefa，urefb，urefc；具体方法为：步骤3.1，下垂控制器将各相输出平均有功功率Pa，Pb，Pc进行处理得到电压频率，对输出无功功率Qa，Qb，Qc进行处理得到电压幅值；步骤3.1中下垂控制器对于有功功率按照以下方法进行处理；A，建立S函数；S函数为：式中，px(x＝a、b、c)为每一相的输出有功功率，fx(x＝a、b、c)每一相输出频率；其中ρ为有功下垂系数，Pr为逆变器额定功率；B，设定S函数的中心点为M(P0，f0)，从而确定一条参考曲线S；其中，P0＝Pr/2，f0为额定频率；C，计算偏移量ΔP，并根据步骤3.2确定的参考曲线S，确定每一相的S曲线，其中ΔP＝Px-P0；具体为：将每一相输出的平均有功功率px与p0比较，若px＜p0，则将M点向左平移|ΔP|，得到该相的参考曲线；若Px＞P0，则将M点向右平移|ΔP|，得到该相的参考曲线；步骤3.1中下垂控制器通过以下方法对无功功率进行处理：A，根据各相输出的平均无功功率大小值，判断出负荷中间相；B，对于负荷中间相采用固定下垂系数nx，并使负荷中间相的幅值等于额定空载电压；其中，Qr为逆变器输出最大的无功功率；C，令其他两相的下垂系数与中间相的下垂系数相等，并将中间相曲线进行上下平移得到其他两相曲线；步骤3.2，把步...

【专利技术属性】
技术研发人员：任碧莹，赵欣荣，孙向东，张琦，
申请(专利权)人：西安理工大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61