一种同步逆变器控制器及其预同步并网方法技术

本发明专利技术实施例公开了一种同步逆变器控制器及其预同步并网方法，包括有功功率控制模块和无功功率控制模块，所述有功功率控制模块包括频率下垂控制模块，所述无功功率控制模块包括幅值下垂控制模块，所述有功功率控制模块还包括频率调节积分器，所述频率调节积分器与频率下垂控制模块组成频率调节器；所述有功功率控制模块还包括相位调节器；所述无功功率控制模块还包括幅值调节积分器，所述幅值调节积分器与幅值下垂控制模块组成幅值调节器。本发明专利技术实施例提供的一种同步逆变器控制器及其预同步并网方法可以实现同步逆变器输出电压的频率、相位和幅值能够无静差地跟踪上电网电压，避免并网瞬间进网电流过大而对同步逆变器造成损害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及并网控制
，特别是设及一种同步逆变器控制器及其预同步并 网方法。
技术介绍
随着能源危机和环境污染问题日益严重，基于可再生能源的分布式发电系统得到 了迅速的发展。作为分布式发电系统的接口，并网逆变器通常将可再生能源发出的电能转 化为电网可接受的交流电能。由于可再生能源发电存在随机性和波动性的特点，为了充分 利用可再生能源，分布式源通常采用最大功率跟踪控制。然而随着分布式发电在电力系统 中的比重逐渐增加，分布式发电对电力系统的影响不可忽略。为了提升电网对分布式能源 的接纳能力，相关技术中提出了一种控制方法，使逆变器模拟出同步发电机的外特性，即 "同步逆变器"（专利技术者将其英文定义为Synchronv&rter)，从而使分布式电源能够模拟出同 步发电机的转动惯性、一次调频、一次调压及励磁调节特性，降低分布式能源对电网的不利 影响。 然而同步逆变器只能在控制上模拟同步电机的外特性，其主电路仍然是由脆弱的 电力电子器件组成，与实际的同步发电机相比，其抗过压过流能力的弱。若同步逆变器采用 传统的同步发电机拖入同步的方法并入电网，则在并网瞬间冲击电流过大，会对逆变器开 关器件W及磁性元件造成损害。 图1为相关技术中同步逆变器的主电路示意图，如图1所示，同步逆变器的主功率 部分是并网开关2左侧部分，其包括逆变桥1、滤波电容C和滤波电感Ll。同步逆变器主电 路部分模拟同步发电机的思想是将同步发电机的感应电动势，定子阻抗和定子端电压分别 等效为图1中桥臂中点电压e，滤波电感Ll的阻抗和滤波电容C的电压V。。同步逆变器的 控制电路部分是由数字信号处理器值igitalsignalprocessor,DS巧和辅助电路组成，它 们工作在一个特定的程序之下来控制逆变桥2中各开关管的动作，进而使逆变器输出=相 对称电压。[000引图2为相关技术中同步逆变器控制器的控制框图，如图2所示，同步逆变器包括有 功功率控制模块3、无功功率控制模块4和参考电压生成模块，有功功率控制模块3生成参 考电压频率O和参考电压相位0，无功功率控制模块4生成参考电压幅值E，参考电压生 成模块根据参考电压频率《、参考电压相位0和参考电压幅值E生成参考电压SfPf,参考电 压通过PWM环节控制开关管组2中各开关管的通断来使逆变器输出=相对称电压。其 中，有功功率控制模块3中还包括频率下垂控制模块31 (频率下垂系数Dp)和虚拟转动惯量 积分模块32 (虚拟转动惯量为J);无功功率控制模块4中还包括幅值下垂控制模块41 (幅 值下垂系数为Dq)和励磁调节积分模块42 (励磁积分增益为1/K)。 同步逆变器虽然在控制上模拟了同步电机的外特性，但是其主电路仍然是由脆弱 的电力电子器件组成：逆变桥1由功率开关器件组成，同时滤波电感Ll通常采用铁氧体材 料。因此相对于实际同步发电机而言，同步逆变器的抗过载电压、电流比较小。若同步逆变 器采用传统的同步发电机拖入同步的方法并入电网，则在并网瞬间冲击电流过大，会对逆 变器开关器件W及磁性元件造成损害。由于滤波电容C在工频处的容抗相对较大，因此分 析进网电流的工频分量时，可忽略其影响，则进网电流表达式如式一： 式一：，其中，V'为同步逆变器的输出电压幅值，V为电网电压幅 值，j为虚拟转动惯量，Li为滤波电感，L2为电网电感。 阳00引 由于同步逆变器主电路中滤波电感Li和电网电感Lz的作用为抑制电流脉动及滤 除逆变桥1中点电压的高频分量，其相对于同步发电机的定子电感来说非常小，即滤波电 感Li和电网电感Lz的感值很小。由式一可知如果并网瞬间同步逆变器的输出电压V'没有 很好地与电网电压V同步，两者之间有很小的相位差就会导致并网时进网电流I很大，则会 对同步逆变器造成损害。
技术实现思路
本专利技术实施例中提供了，W解决现有 技术并网瞬间进网电流很大，容易对同步逆变器造成损害问题。 为了解决上述技术问题，本专利技术实施例公开了如下技术方案： 一种同步逆变器控制器，包括有功功率控制模块和无功功率控制模块，所述有功 功率控制模块包括频率下垂控制模块，所述无功功率控制模块包括幅值下垂控制模块，其 所述有功功率控制模块还包括频率调节积分器，所述频率调节积分器与频率下垂 控制模块组成频率调节器，且在频率调节积分器的控制环路中串入第一开关，在频率调节 器的输入端串入第二开关，所述第二开关可选择性地接入电网电压频率或给定电压频率； 所述有功功率控制模块还包括相位调节器，相位调节器的输入信号为电网电压相 位与参考电压相位之间的差值，相位调节器的输出频率与频率调节器的输出频率相加，所 述相位调节器的控制环路中串入第=开关； 所述无功功率控制模块还包括幅值调节积分器，所述幅值调节积分器与幅值下垂 控制模块组成幅值调节器，且在幅值调节积分器的控制环路中串入第四开关，在幅值调节 器的输入端串入第五开关，所述第五开关可选择性地接入电网电压幅值或给定电压幅值。 优选地，所述频率调节积分器的增益积分为Kl。 优选地，所述幅值调节积分器的增益积分为K2。 -种同步逆变器的预同步并网方法，上述同步逆变器控制器，其特征在于，所述方 法包括：[001引步骤Sioo:将第二开关掷于电网电压相位侧，闭合第一开关，切入频率调节器的 频率反馈积分环节；将第五开关掷于电网电压幅值侧，闭合第四开关，切入幅值调节器的电 压反馈积分环节； 步骤S200 :闭合第=开关，控制同步逆变器输出电压相位与电网电压相位相等； 步骤S300 :若同步逆变器输出电压与电网电压频率、电网电压幅值及电网电压相 位相等，则闭合并网开关，同步逆变器接入电网； 步骤S400 :断开第一开关、第=开关和第四开关，并控制同步逆变器的输出功率 缓慢增加； 步骤S500 :若同步逆变器的输出功率增加至额定功率，则将第S开关掷于给定电 压频率侧，实现频率下垂控制；将第五开关掷于给定电压幅值侧，实现幅值下垂控制。 由W上技术方案可见，本专利技术实施例提供的一种同步逆变器控制器及其预同步并 网方法可W实现同步逆变器输出电压的频率、相位和幅值能够无静差地跟踪上电网电压， 避免并网瞬间进网电流过大而对同步逆变器造成损害。【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，对于本领域普通技术人员而 言，在不付出创造性劳动的前提下，还可W根据运些附图获得其他的附图。图1为相关技术中同步逆变器的主电路示意图； 图2为相关技术中同步逆变器控制器的控制框图； 图3为本专利技术实施例提供的一种同步逆变器控制器的控制框图；[002引图4为本专利技术实施例提供的一种同步逆变器的预同步并网方法流程图； 图1-图4中的符号表示为：1-逆变桥，2-并网开关，3-有功功率控制模块，31-频 率下垂控制模块，32-虚拟转动惯量积分模块，33-频率调节积分器，4-无功功率控制模块， 41-幅值下垂控制模块，42-励磁调节积分模块，43-幅值调节积分器，SWi-第一开关，SW厂第 二开关，SWs-第=开关，SW4-第四开关，SWs-第五开关。【具体实施方式】 为了使本
的人员更好地理解本专利技术中的技术方案，下面将结合本专利技术实 施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种同步逆变器控制器，包括有功功率控制模块和无功功率控制模块，所述有功功率控制模块包括频率下垂控制模块，所述无功功率控制模块包括幅值下垂控制模块，其特征在于，所述有功功率控制模块还包括频率调节积分器，所述频率调节积分器与频率下垂控制模块组成频率调节器，且在频率调节积分器的控制环路中串入第一开关，在频率调节器的输入端串入第二开关，所述第二开关可选择性地接入电网电压频率或给定电压频率；所述有功功率控制模块还包括相位调节器，相位调节器的输入信号为电网电压相位与参考电压相位之间的差值，相位调节器的输出频率与频率调节器的输出频率相加，所述相位调节器的控制环路中串入第三开关；所述无功功率控制模块还包括幅值调节积分器，所述幅值调节积分器与幅值下垂控制模块组成幅值调节器，且在幅值调节积分器的控制环路中串入第四开关，在幅值调节器的输入端串入第五开关，所述第五开关可选择性地接入电网电压幅值或给定电压幅值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈鑫，闫永梅，赵丹妮，李月梅，曹敏，周年荣，张林山，黄星，李鹏，王昕，毛天，常亚东，
申请(专利权)人：云南电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：云南;53