并网逆变器功率解耦方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种并网逆变器功率解耦方法及装置，该并网逆变器功率解耦方法包含：步骤1：根据所述逆变器的输出电压v和输出电流i获得所述逆变器的电压幅值控制指令E

【技术实现步骤摘要】
并网逆变器功率解耦方法及装置
本专利技术属于并网逆变器控制
，尤其涉及一种并网逆变器输出功率的解耦方法及解耦装置。
技术介绍
随着环境和能源危机的日益加深，新能源发电得到了越来越多的关注和应用，而并网逆变器是新能源发电系统向电网输送电能的必不可少的接口设备，并网逆变器的性能将会对发电系统以及电网的稳定性产生重要的影响。并网逆变器输出功率的波动会造成能源利用效率的降低，严重者可能引起电网震荡甚至瘫痪。按照控制方式的不同，并网逆变器可以分为电流控制型和电压控制型两种。传统的并网逆变器大多采用电流控制模式，因为该控制模式具有结构简单、易实现最大功率点跟踪(MPPT)算法等优点，但是电流控制型并网逆变器不能运行在孤岛模式下。近年来随着分布式发电以及微电网等新技术的推广和应用，要求并网逆变器能够具备孤岛运行能力，以便在大电网出项故障时能够脱离电网独立运行，保证本地重要负载的供电不受影响。在这种背景下，具备孤岛运行能力的电压控制型并网逆变器获得了极大的应用。除此之外，电压控制型并网逆变器还具有孤岛与并网切换平滑、可以向弱电网提供电压支撑以及不依赖锁相环等优点，所以其应用前景非常广泛。请参照图1，图1举例示出了一种现有技术的电压控制型并网逆变器的结构框图。如图1所示，采集逆变器交流测输出的电压v、电流i和电感电流iL，其中电压v和电流i用来计算输出有功功率和无功功率并进一步通过功率控制算法得到逆变器输出电压的幅值和相位的参考值(E*和θ*)，电感电流iL和电压v作为电压电流调节器的反馈信号对该参考值进行调整，并将调整后的信号提供给PWM调制器(脉宽调制器)，进而控制逆变器的输出功率。然而，现有技术中无论是电流控制型还是电压控制型并网逆变器，都存在输出功率的耦合问题，即不能对有功功率和无功功率完全独立控制，二者之间存在相互影响。针对电流控制型，已经有很多学者提出了解耦方法，如电感电流前馈法、矢量PI控制器等。但是因为控制机理的差异，这些方法无法直接应用到电压控制型并网逆变器中。另外也有学者提出了解决因线路传输阻抗不是纯感性导致的功率耦合问题，如虚拟阻抗、虚拟功率等方法。这些方法可以认为是对小信号模型的解耦，但是不能解决电路固有拓扑决定的大信号耦合问题。因此当有功功率或者无功功率其中一个的指令值发生改变时，另一个也会因为耦合而使输出功率发生波动。这个问题没有引起足够的重视，也就缺少有效的解耦方法。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种电压控制型并网逆变器的功率解耦方法，从而可以对逆变器输出的有功和无功功率进行独立的解耦控制。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种基于前馈量的逆变器功率控制方法，所述逆变器用于电性连接于电网，其中，所述控制方法包含以下步骤：根据电网电压、所述逆变器的输出电压以及二者之间的相位差δ，利用以下公式获取幅值前馈量Eff及相位前馈量δff：其中，U为所述电网电压的幅值，E为所述逆变器的输出电压幅值，ΔE为所述逆变器的输出电压幅值E在相邻的两个控制周期内的变化量，Δδ为所述相位差δ在相邻的两个控制周期内的变化量；并且利用所述幅值前馈量Eff及所述相位前馈量δff控制所述逆变器的输出功率；本专利技术还提供一种基于前馈量的逆变器功率控制装置，所述逆变器用于电性连接于电网，其中，所述控制装置包含：前馈量获取模块，根据电网电压、所述逆变器的输出电压以及二者之间的相位差δ，利用以下公式获取幅值前馈量Eff及相位前馈量δff：其中，U为所述电网电压的幅值，E为所述逆变器的输出电压幅值，ΔE为所述逆变器的输出电压幅值E在相邻两个控制周期内的变化量，Δδ为所述相位差δ在相邻两个控制周期内的变化量；和功率调节模块，利用所述幅值前馈量Eff及相位前馈量δff调节所述逆变器的输出功率。进一步地，本专利技术还提供一种并网逆变器功率解耦方法，所述逆变器用于电性连接于电网，其中，所述功率解耦方法包含以下步骤：步骤1：根据所述逆变器的输出电压v和输出电流i获得所述逆变器的电压幅值控制指令E*及电压相位控制指令θ*；步骤2：根据电网电压幅值U、所述逆变器的输出电压幅值E以及所述逆变器的输出电压与所述电网电压之间的相位差δ，获取幅值前馈量Eff及相位前馈量δff；步骤3：根据所述逆变器的电压幅值控制指令E*和所述幅值前馈量Eff获得参考电压幅值Eref，根据所述逆变器的电压相位控制指令θ*和所述相位前馈量δff获得参考电压相位θref；步骤4：利用所述参考电压幅值Eref及所述参考电压相位θref调节所述逆变器的输出功率。上述的并网逆变器功率解耦方法，其中，于所述步骤1中包含以下步骤：步骤11：根据所述逆变器的输出电压v和输出电流i获取所述逆变器输出的有功功率P及无功功率Q；步骤12：根据所述有功功率P及所述无功功率Q，利用下垂控制关系获得所述电压相位控制指令θ*和所述电压幅值控制指令E*。上述的并网逆变器功率解耦方法，其中，于所述步骤12中包含以下步骤：步骤121：并根据以下公式获得频率控制指令ω*和所述电压幅值控制指令E*：ω*＝ω0-kp(P-Pref)E*＝E0-kq(Q-Qref)，其中，Pref和Qref分别是所述逆变器的有功功率和无功功率的指令值，ω0和E0分别是所述电网的额定频率和额定电压，kp和kq是对应的下垂系数且皆为正数；以及步骤122：对所述频率控制指令ω*进行积分运算以获得所述电压相位控制指令θ*。上述的并网逆变器功率解耦方法，其中，于所述步骤2中包含以下步骤：步骤21：分别获取所述逆变器的输出电压幅值E及所述相位差δ在相邻两个控制周期内的变化量ΔE和Δδ；步骤22：根据以下公式获取所述幅值前馈量Eff及所述相位前馈量δff：上述的并网逆变器功率解耦方法，其中，于步骤3中包含以下步骤：步骤31：将所述电压幅值控制指令E*叠加所述幅值前馈量Eff以获得所述参考电压幅值Eref；步骤32：将所述电压相位控制指令θ*叠加所述相位前馈量δff以获得所述参考电压相位θref。上述的并网逆变器功率解耦方法，其中，于所述步骤1之前还包括步骤0：获取所述逆变器的输出电压v和输出电流i。上述的并网逆变器功率解耦方法，其中，所述并网逆变器是电压控制型。此外，本专利技术更提供一种并网逆变器功率解耦装置，所述逆变器用于电性连接于电网，其中，所述功率解耦装置包含：预处理模块，根据所述逆变器的输出电压v和输出电流i，获得所述逆变器的电压幅值控制指令E*及电压相位控制指令θ*；前馈量获取模块，用以根据电网电压幅值U、所述逆变器的输出电压幅值E以及所述逆变器的输出电压与所述电网电压之间的相位差δ，获取幅值前馈量Eff及相位前馈量δff并输出；参考电压生成器，根据所述逆变器的电压幅值控制指令E*和所述幅值前馈量Eff获得参考电压幅值Eref，根据所述逆变器的电压相位控制指令θ*和所述相位前馈量δff获得参考电压相位θref；功率调节器，利用所述参考电压幅值Eref和所述参考电压相位θref调节所述逆变器的输出功率。上述的并网逆变器功率解耦装置，其中，所述预处理模块包含：功率计算模块，根据所述逆变器的输出电压v和输出电流i计算所述逆变器的有功功率P及无功功率Q；下垂控制模块，根据所述有功功率P及所述无功功率Q，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于前馈量的逆变器功率控制方法，所述逆变器用于电性连接于电网，其特征在于，所述控制方法包含以下步骤：根据电网电压、所述逆变器的输出电压以及二者之间的相位差δ，利用以下公式获取幅值前馈量E

【技术特征摘要】
2015.11.27 CN 20151085179701.一种基于前馈量的逆变器功率控制方法，所述逆变器用于电性连接于电网，其特征在于，所述控制方法包含以下步骤：根据电网电压、所述逆变器的输出电压以及二者之间的相位差δ，利用以下公式获取幅值前馈量Eff及相位前馈量δff：其中，U为所述电网电压的幅值，E为所述逆变器的输出电压幅值，ΔE为所述逆变器的输出电压幅值E在相邻的两个控制周期内的变化量，Δδ为所述相位差δ在相邻的两个控制周期内的变化量；和利用所述幅值前馈量Eff及所述相位前馈量δff控制所述逆变器的输出功率。2.一种基于前馈量的逆变器功率控制装置，所述逆变器用于电性连接于电网，其特征在于，所述控制装置包含：前馈量获取模块，根据电网电压、所述逆变器的输出电压以及二者之间的相位差δ，利用以下公式获取幅值前馈量Eff及相位前馈量δff：其中，U为所述电网电压的幅值，E为所述逆变器的输出电压幅值，ΔE为所述逆变器的输出电压幅值E在相邻两个控制周期内的变化量，Δδ为所述相位差δ在相邻两个控制周期内的变化量；和功率调节模块，利用所述幅值前馈量Eff及相位前馈量δff调节所述逆变器的输出功率。3.一种并网逆变器功率解耦方法，所述逆变器用于电性连接于电网，其特征在于，所述功率解耦方法包含以下步骤：步骤1：根据所述逆变器的输出电压v和输出电流i获得所述逆变器的电压幅值控制指令E*及电压相位控制指令θ*；步骤2：根据电网电压幅值U、所述逆变器的输出电压幅值E以及所述逆变器的输出电压与所述电网电压之间的相位差δ，获取幅值前馈量Eff及相位前馈量δff；步骤3：根据所述逆变器的电压幅值控制指令E*和所述幅值前馈量Eff获得参考电压幅值Eref，根据所述逆变器的电压相位控制指令θ*和所述相位前馈量δff获得参考电压相位θref；步骤4：利用所述参考电压幅值Eref及所述参考电压相位θref调节所述逆变器的输出功率。4.如权利要求3所述的并网逆变器功率解耦方法，其特征在于，于所述步骤1中包含以下步骤：步骤11：根据所述逆变器的输出电压v和输出电流i获取所述逆变器输出的有功功率P及无功功率Q；步骤12：根据所述有功功率P及所述无功功率Q，利用下垂控制关系获得所述电压相位控制指令θ*和所述电压幅值控制指令E*。5.如权利要求4所述的并网逆变器功率解耦方法，其特征在于，于所述步骤12中包含以下步骤：步骤121：根据以下公式获得频率控制指令ω*和所述电压幅值控制指令E*：ω*＝ω0-kp(P-Pref)E*＝E0-kq(Q-Qref)，其中，Pref和Qref分别是所述逆变器的有功功率和无功功率的指令值，ω0和E0分别是所述电网的额定频率和额定电压，kp和kq是对应的下垂系数且皆为正数；以及步骤122：对所述频率控制指令ω*进行积分运算以获得所述电压相位控制指令θ*。6.如权利要求3所述的并网逆变器功率解耦方法，其特征在于，于所述步骤2中包含以下步骤：步骤21：分别获取所述逆变器的输出电压幅值E及所述相位差δ在相邻两个控制周期内的变化量ΔE和Δδ；步骤22：根据以下公式获取所述幅值前...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘进军，刘宝谨，刘增，武腾，王施珂，
申请(专利权)人：台达电子企业管理上海有限公司，西安交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31