具有二次调压调频功能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具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统，包括依次连接的电源Uin、三相逆变器主电路、LC滤波电路和负载，还包括电流采集模块、电压采集模块、幅值检测模块、二次调压计算模块、电压-无功下垂调节模块、积分调节模块、电压幅值计算模块、虚拟角频率计算模块、调频角频率计算模块、相位计算模块、虚拟电压合成模块、电流给定生成模块、电流环调节模块和调制模块。本发明专利技术实现了模拟电力系统二次调压/调频控制策略功能，实现了配电网及微电网同步机制。

【技术实现步骤摘要】
具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统
本专利技术涉及电力
，尤其涉及一种具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统。
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，作为分布式资源与配电网(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”的机制。因此，研究一种适用于分布式发电与微电网领域的逆变器控制技术，实现模拟电力系统二次调压/调频控制策略功能，促进分布式发电与微电网应用推广，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，提供一种具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统，引入二次调压、二次调频，实现了模拟电力系统二次调压/调频控制策略功能，实现配电网及微电网同步机制。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种具有二次调压调频功能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滤波电路和负载，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流；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；幅值检测模块，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电压计算出相应的电压幅值；二次调压计算模块，用于根据给定的参考电压幅值和所述幅值检测模块计算的电压幅值计算得到电压幅值差；电压-无功下垂调节模块，用于根据电网额定电压幅值和所述幅值检测模块计算的电压幅值计算得到下垂无功功率；积分调节模块，用于根据无功功率指令值、VSG输出瞬时无功功率和所述下垂无功功率计算得到一次调节电压幅值；电压幅值计算模块，用于根据所述一次调节电压幅值和所述电压幅值差计算得到逆变器虚拟输出电压幅值；虚拟角频率计算模块，用于根据有功功率指令值、VSG输出瞬时有功功率和额定角频率计算得到虚拟角频率；调频角频率计算模块，用于根据参考角频率和所述虚拟角频率计算得到一次调频输出角频率；相位计算模块，用于根据所述一次调频输出角频率计算得到逆变器虚拟输出电压相位；虚拟电压合成模块，用于根据所述逆变器虚拟输出电压幅值和电压相位计算得到逆变器虚拟输出电压；电流给定生成模块，用于根据所述逆变器虚拟输出电压和所述电压采集模块采集的电压生成电流给定；电流环调节模块，用于根据所述电流给定和所述电流采集模块采集的电流生成调制信号；调制模块，用于根据载波信号和所述调制信号产生控制逆变器功率开关的控制信号。进一步的，所述二次调压计算模块具体用于根据给定的参考电压幅值Vref和所述幅值检测模块计算的电压幅值Vo计算得到电压幅值差ΔV，其中式中，kp1、ki1为二次调压PI参数。进一步的，所述电压-无功下垂调节模块具体用于根据电网额定电压幅值Vn和所述幅值检测模块计算的电压幅值Vo计算得到下垂无功功率Qd，其中，Qd＝Dd(Vn-Vo)，式中，Dd为电压-无功下垂系数。进一步的，所述积分调节模块具体用于根据无功功率指令值Qref、VSG输出瞬时无功功率Qe和所述下垂无功功率Qd计算得到一次调节电压幅值V'，其中，式中，K为积分调节系数。进一步的，所述电压幅值计算模块具体用于根据所述一次调节电压幅值V'和所述电压幅值差ΔV计算得到逆变器虚拟输出电压幅值E，其中，E＝ΔV+V'。进一步的，虚拟角频率计算模块具体包括：频率-有功下垂调节单元，用于根据额定角频率wn和虚拟角频率计算模块上次输出的虚拟角频率wo计算得到有功功率Pd，其中，Pd＝Dp(wn-wo)，Dp为频率-有功下垂系数；虚拟转动惯量计算单元，用于根据有功功率指令值Pref、VSG输出瞬时有功功率Pe和所述有功功率Pd计算得到虚拟角频率wo，其中，J表示虚拟同步机转动惯量。进一步的，所述调频角频率计算模块具体包括：二次调频计算单元，用于根据参考角频率wref和所述虚拟角频率wo计算得到角频率差Δw，其中，kp2、ki2为二次调频PI参数；角频率计算单元，用于根据所述角频率差Δw和所述虚拟角频率wo计算得到一次调频输出角频率w'，其中，w'＝wo+Δw。进一步的，所述相位计算模块具体用于根据所述一次调频输出角频率w'计算得到逆变器虚拟输出电压相位θ，其中，所述虚拟电压合成模块具体用于根据所述逆变器虚拟输出电压幅值E和电压相位θ计算得到逆变器虚拟输出电压Emabc，其中，进一步的，所述电流给定生成模块具体用于根据所述逆变器虚拟输出电压Emabc和所述电压采集模块采集的电压生voabc成电流给定irefabc，其中，式中，L表示同步逆变器输出滤波电感、R表示滤波电感寄生电阻。进一步的，所述电流环调节模块具体用于根据所述电流给定irefabc和所述电流采集模块采集的电流iLabc生成调制信号vmabc，其中，式中，kp3、ki3为电流环PI参数；所述调制模块具体用于根据所述调制信号vmabc对载波信号vr进行脉宽调制，从而产生脉冲控制信号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：本专利技术提供了一种具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统，引入二次调压、二次调频模块，实现了模拟电力系统二次调压/调频控制策略功能，实现配电网及微电网同步机制，确保了同步逆变器输出电压精度，保障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具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统的一个实施例的系统框图；图2是同步逆变器工作在离网模式下，未使用二次调压/二次调频功能时，同步逆变器三相输出电压和三相输出电感电流波形；图3是同步逆变器工作在离网模式下，采用本专利技术所提出的控制策略时，同步逆变器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具有二次调压调频功能的同步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、三相逆变器主电路、LC滤波电路和负载，还包括电流采集模块、电压采集模块、幅值检测模块、二次调压计算模块、电压-无功下垂调节模块、积分调节模块、电压幅值计算模块、虚拟角频率计算模块、调频角频率计算模块、相位计算模块、虚拟电压合成模块、电流给定生成模块、电流环调节模块和调制模块。其中，电流采集模块用于采集所述三相逆变器主电路输出的电流iLabc。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voabc。幅值检测模块用于根据所述三相逆变器主电路输出的电压计算出相应的电压幅值Vo。二次调压计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有二次调压调频功能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滤波电路和负载，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流；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；幅值检测模块，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电压计算出相应的电压幅值；二次调压计算模块，用于根据给定的参考电压幅值和所述幅值检测模块计算的电压幅值计算得到电压幅值差；电压‑无功下垂调节模块，用于根据电网额定电压幅值和所述幅值检测模块计算的电压幅值计算得到下垂无功功率；积分调节模块，用于根据无功功率指令值、VSG输出瞬时无功功率和所述下垂无功功率计算得到一次调节电压幅值；电压幅值计算模块，用于根据所述一次调节电压幅值和所述电压幅值差计算得到逆变器虚拟输出电压幅值；虚拟角频率计算模块，用于根据有功功率指令值、VSG输出瞬时有功功率和额定角频率计算得到虚拟角频率；调频角频率计算模块，用于根据参考角频率和所述虚拟角频率计算得到一次调频输出角频率；相位计算模块，用于根据所述一次调频输出角频率计算得到逆变器虚拟输出电压相位；虚拟电压合成模块，用于根据所述逆变器虚拟输出电压幅值和电压相位计算得到逆变器虚拟输出电压；电流给定生成模块，用于根据所述逆变器虚拟输出电压和所述电压采集模块采集的电压生成电流给定；电流环调节模块，用于根据所述电流给定和所述电流采集模块采集的电流生成调制信号；调制模块，用于根据载波信号和所述调制信号产生控制逆变器功率开关的控制信号。...

【技术特征摘要】
1.一种具有二次调压调频功能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滤波电路和负载，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流；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；幅值检测模块，用于根据所述三相逆变器主电路输出的电压计算出相应的电压幅值；二次调压计算模块，用于根据给定的参考电压幅值和所述幅值检测模块计算的电压幅值计算得到电压幅值差；电压-无功下垂调节模块，用于根据电网额定电压幅值和所述幅值检测模块计算的电压幅值计算得到下垂无功功率；积分调节模块，用于根据无功功率指令值、VSG输出瞬时无功功率和所述下垂无功功率计算得到一次调节电压幅值；电压幅值计算模块，用于根据所述一次调节电压幅值和所述电压幅值差计算得到逆变器虚拟输出电压幅值；虚拟角频率计算模块，用于根据有功功率指令值、VSG输出瞬时有功功率和额定角频率计算得到虚拟角频率；调频角频率计算模块，用于根据参考角频率和所述虚拟角频率计算得到一次调频输出角频率；相位计算模块，用于根据所述一次调频输出角频率计算得到逆变器虚拟输出电压相位；虚拟电压合成模块，用于根据所述逆变器虚拟输出电压幅值和电压相位计算得到逆变器虚拟输出电压；电流给定生成模块，用于根据所述逆变器虚拟输出电压和所述电压采集模块采集的电压生成电流给定；电流环调节模块，用于根据所述电流给定和所述电流采集模块采集的电流生成调制信号；调制模块，用于根据载波信号和所述调制信号产生控制逆变器功率开关的控制信号。2.如权利要求1所述的具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统，其特征在于，所述二次调压计算模块具体用于根据给定的参考电压幅值Vref和所述幅值检测模块计算的电压幅值Vo计算得到电压幅值差ΔV，其中式中，kp1、ki1为二次调压PI参数。3.如权利要求1所述的具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统，其特征在于，所述电压-无功下垂调节模块具体用于根据电网额定电压幅值Vn和所述幅值检测模块计算的电压幅值Vo计算得到下垂无功功率Qd，其中，Qd＝Dd(Vn-Vo)，式中，Dd为电压-无功下垂系数。4.如权利要求1所述的具有二次调压调频功能的同步逆变器控制系统，其特征在于，所述积分调节模块具体用于根据无功功率指令值Qref、VSG输出瞬时无功功率Qe和所述下垂无功功率Qd计算得到一次调节电压幅值V'，其中，式中，K为积分调节系数。5.如权...

【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