独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器制造技术

本发明专利技术提供一种独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器。该独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器包括：光伏接点、负载接点、前级变换器和后级逆变器；光伏接点用于接外部光伏，负载接点用于接外部负载；前级变换器的第一端与光伏接点连接，前级变换器的第二端与后级逆变器的第一端连接；后级逆变器的第二端与负载接点连接。本发明专利技术能够在独立带负载运行时，对电压电流进行正负序分离，独立控制正序分量与负序分量，采用恒压恒频控制策略控制正序分量维持母线电压与频率，引入负序双环控制抑制负序分量，消除功率波动，保证系统稳定运行，提高运行可靠性。提高运行可靠性。提高运行可靠性。

【技术实现步骤摘要】
独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器


[0001]本专利技术涉及新能源发电
，尤其涉及一种独立带不平衡负载的主动 支撑型光伏逆变器。

技术介绍

[0002]随着人类社会的快速发展，天然气、石油等传统类型能源日渐消耗，其造 成的资源短缺和环境问题不容忽视，新能源的开发利用走上历史舞台，成为全 球能源界不可忽视的重要议题，而光伏电源作为新能源供电的主要方式之一， 其发展在世界各国都得到了重视。分布式能源并入电网后将对电网产生一定影 响，可通过合理的控制策略实现高效并网并达到对电网的主动支撑效果，提高 运行稳定性。
[0003]而当电网侧发生故障时，分布式光伏系统需要脱离电网进行独立带载，维 持系统稳定运行，提高可靠性。实际的电网运行时时常存在不对称三相负载， 将在逆变器系统中产生负序分量，并产生功率波动，严重影响逆变器输出波形， 同时负序电流在线路阻抗中会产生一定负序压降，降低电能质量。光伏逆变器 可具备独立带三相不平衡负载的能力，高质量并稳定地在提供负载运行所需的 电压。光伏逆变器在独立带载时，通常采用电压型控制策略，而当所带三相负 载不一致时，会产生不平衡电流，进而导致输出电压不平衡，从而反作用于负 荷电压，对负荷的安全使用造成不良影响。
[0004]但是，上述光伏逆变器在独立带负载运行时存在电能质量差的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，以 解决光伏逆变器在独立带负载运行时存在电能质量差的问题。
[0006]本专利技术实施例提供了一种独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，包 括：
[0007]光伏接点、负载接点、前级变换器和后级逆变器；
[0008]光伏接点接外部光伏，负载接点接外部负载，前级变换器的第一端与光伏 接点连接，前级变换器的第二端与后级逆变器的第一端连接，后级逆变器的第 二端与负载接点连接；
[0009]前级变换器，用于维持外部光伏的直流电压恒定；
[0010]后级逆变器，用于对电压电流进行正负序分离以及对正负序进行独立控制， 以消除负序不平衡电压。
[0011]在一种可能的实现方式中，前级变换器为Boost变换器；
[0012]Boost变换器进行直流侧电容电压单闭环控制对应的Boost开关管的调制 信号为：
[0013][0014]其中，u
dc_g
为Boost开关管调制信号，k
p_dc
为PI调节器比例控制器的值， k
i_dc
为PI调节器积分控制器的值，u
dcref
为直流侧电容电压给定值，u
dc
为测得 的直流侧电容电压。
[0015]在一种可能的实现方式中，后级逆变器包括：正负序分离模块、A/D变换 模块、正序分量控制模块、负序分量控制模块和D/A变换模块。
[0016]在一种可能的实现方式中，A/D变换模块输出值的计算公式如下：
[0017][0018]其中，i
a
、i
b
、i
c
分别为逆变器输出的三相电流，i
d
、i
q
为该输出三相电流在Dq同步旋转坐标系下的值，u
a
、u
b
、u
c
分别为逆变器输出的三相电压，u
d
、u
q
为该输出三相电压在Dq同步旋转坐标系下的值，θ1为d轴与相位参考轴的夹 角。
[0019]在一种可能的实现方式中，D/A变换模块输出值的计算公式如下：
[0020][0021]其中，i
a
、i
b
、i
c
分别为逆变器输出的三相电流，i
d
、i
q
为该输出三相电流在 Dq同步旋转坐标系下的值，u
a
、u
b
、u
c
分别为逆变器输出的三相电压，u
d
、u
q
为该输出三相电压在Dq同步旋转坐标系下的值，θ1为d轴与相位参考轴的夹 角。
[0022]在一种可能的实现方式中，正负序分离模块采用基于三角函数正交变换的 时域检测算法进行电压电流正负序分量分离，并利用正弦函数和余弦函数的正 交性，将电压表示为正序分量和负序分量的组合，计算公式如下：
[0023][0024]其中，a1为电压正序总分量系数，a2为电压负序正弦分量系数，b2为电压 负序余弦分量系数，ω为电压角频率，φ1为电压正序分量初始相角。
[0025]在一种可能的实现方式中，正序分量控制模块采用电压电流双环对正序分 量进行控制，负序分量控制模块包括：第一电压外环控制模块和第一电流内环 控制模块；
[0026]负序分量控制模块采用恒压恒频对负序分量进行控制，正序分量控制模块 包括：电容电压均分控制模块、第二电压外环控制模块、第二电流内环控制模 块和电压前馈模块。
[0027]在一种可能的实现方式中，第一电压外环控制模块生成电流内环控制模块 指令值的计算公式如下：
[0028][0029]其中，U
d_nref
＝0,U
q_nref
＝0；式中，i
d_nref
为负序d轴电流指令值，i
q_nref
为负 序q轴电流指令值，k
p_ndu
为负序d轴电压外环PI调节器比例控制器的值，k
i_ndu
为负序d轴电压外环PI调节器积分比例控制器的值，k
p_nqu
为负序q轴电压外 环PI调节器比例控制器的值，k
i_nqu
为负序q轴电压外环PI调节器积分控制器 的值，U
d_nref
为负序d轴电压指令值，U
q_nref
为负序q轴电压指令值，U
d_n
和U
q_n
分别为负序电压在d轴和q轴上的值；
[0030]第一电流内环控制模块生成调制信号的的计算公式如下：
[0031][0032]其中，m
d_n
和m
q_n
分别为逆变器输出电压d轴负序调制量、逆变器输出电 压q轴负序调制量，k
p_ndi
、k
i_ndi
分别为负序d轴电压外环PI调节器比例控制器 的值与积分控制器的值，k
p_nqi
、k
i_nqi
分别为负序q轴电压外环PI调节器比例控 制器的值与积分控制器的值，I
d_nref
为负序d轴电流指令值，I
q_nref
为负序q轴电 流指令值，i
d_n
和i
q_n
分别为负序电流在d轴和q轴上的值。
[0033]在一种可能的实现方式中，第二电压外环控制模块生成电流内环本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，其特征在于，包括：光伏接点、负载接点、前级变换器和后级逆变器；所述光伏接点接外部光伏，所述负载接点接外部负载，所述前级变换器的第一端与所述光伏接点连接，所述前级变换器的第二端与所述后级逆变器的第一端连接，所述后级逆变器的第二端与所述负载接点连接；所述前级变换器，用于维持所述外部光伏的直流电压恒定；所述后级逆变器，用于对电压电流进行正负序分离以及对正负序进行独立控制，以消除负序不平衡电压。2.如权利要求1所述的独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，其特征在于，所述前级变换器为Boost变换器；所述Boost变换器进行直流侧电容电压单闭环控制对应的Boost开关管的调制信号的计算公式如下：其中，u
dc_g
为Boost开关管调制信号，k
p_dc
为PI调节器比例控制器的值，k
i_dc
为PI调节器积分控制器的值，u
dcref
为直流侧电容电压给定值，u
dc
为测得的直流侧电容电压。3.如权利要求1所述的独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，其特征在于，所述后级逆变器包括：正负序分离模块、A/D变换模块、正序分量控制模块、负序分量控制模块和D/A变换模块。4.如权利要求3所述的独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，其特征在于，所述A/D变换模块输出值的计算公式如下：其中，i
a
、i
b
、i
c
分别为逆变器输出的三相电流，i
d
、i
q
为该输出三相电流在Dq同步旋转坐标系下的值，u
a
、u
b
、u
c
分别为逆变器输出的三相电压，u
d
、u
q
为该输出三相电压在Dq同步旋转坐标系下的值，θ1为d轴与相位参考轴的夹角。5.如权利要求3所述的独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，其特征在于，所述D/A变换模块输出值的计算公式如下：
其中，i
a
、i
b
、i
c
分别为逆变器输出的三相电流，i
d
、i
q
为该输出三相电流在Dq同步旋转坐标系下的值，u
a
、u
b
、u
c
分别为逆变器输出的三相电压，u
d
、u
q
为该输出三相电压在Dq同步旋转坐标系下的值，θ1为d轴与相位参考轴的夹角。6.如权利要求3所述的独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，其特征在于，所述正负序分离模块采用基于三角函数正交变换的时域检测算法进行电压电流正负序分量分离，并利用正弦函数和余弦函数的正交性，将电压表示为正序分量和负序分量的组合，计算公式如下：其中，a1为电压正序总分量系数，a2为电压负序正弦分量系数，b2为电压负序余弦分量系数，ω为电压角频率，φ1为电压正序分量初始相角。7.如权利要求3所述的独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，其特征在于，所述正序分量控制模块采用电压电流双环对正序分量进行控制，所述负序分量控制模块包括：第一电压外环控制模块和第一电流内环控制模块；所述负序分量控制模块采用恒压恒频对负序分量进行控制，所述正序分量控制模块包括：电容电压均分控制模块、第二电压外环控制模块、第二电流内环控制模块和电压前馈模块。8.如权利要求7所述的独立带不平衡负载的主动支撑型光伏逆变器，其特征在于，所述第一电压外环控制模块生成电流内环控制模块指令值的计算公式如下：其中，U
d_nref
＝0,U
q_nref
＝0；式中，i
d_nref
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李铁成，梁纪峰，夏彦卫，曾四鸣，范辉，罗蓬，周文，易皓，王振雄，
申请(专利权)人：国网河北省电力有限公司国家电网有限公司西安交通大学，
类型：发明
国别省市：