CN102255335A - 基于实测电压调制的并网逆变器pwm控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了电力系统控制技术领域中的一种基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法。包括：采集电网侧线电压；根据电网侧线电压，计算三相相电压；将三相相电压向前移相设定相位后，与PWM调制电路内部的三角载波进行比较并产生PWM波，将PWM波作为逆变器的驱动脉冲，驱动逆变器并网；采集当前时刻的三相相电流；计算三相相电流与三相相电压的相位差；判断逆变器输出的有功功率/无功功率是否对电网功率实现完全补偿，如果是，则过程结束；否则，调节设定相位和三相相电压的增量，并返回三相电压移相步骤。本发明在简化并网实施过程并且提高并网实时性的同时，能够对电网的有功功率或无功功率进行相应的补偿，进而提高电网电能质量。

Description

基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法

技术领域

本发明属于电力系统控制技术领域，尤其涉及一种基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法。

背景技术

随着化石能源的日益减少和紧缺，以及我国政府对环境保护和新能源发展的重视，政府以及电网公司出台了一系列倡导和鼓励新能源发展的政策，以达到节能减排，保护环境的目的。各地方政府以及行业内的相关企业和科研院所都在积极发展新能源，应用新能源。

当前新能源发电在全世界范围内迅猛发展，并网逆变器应用越来越广泛。并网逆变器能有效的实现并网，但其快速、准确、实时地响应电网系统的动态变化是一个复杂而又关键的技术问题。对于分布式电源和储能系统并网，提供优质电能、实现相应电能质量改善和功率补偿功能，逆变器有效的并网控制方法起着至关重要的作用。传统的逆变器并网控制方法包括电压电流双环控制，滞环控制，无差拍控制，重复控制等。

双环控制是逆变器并网普遍使用的一种方式，它兼备良好的动静态性能。这种控制方法是在电压环内增加一个电流内环，通过这种方式能显著提高系统的动态响应速度，及时的削减负载扰动造成的影响。但是它的不足之处在于需要内环有很快的响应速度，用模拟电路很难达到非常满意的效果。

滞环电流控制是通过电流偏差来控制开关管开通或者关断的一种技术。这种控制方法具有方法简单，谐波小，动态性能好，对负载参数变化不敏感等优点。但开关频率并不稳定，它随着电流的波动而不断变化，给交流滤波器的设计增加了难度，也增加了开关管的损耗及应力。

无差拍控制是基于离散的状态空间方程提出的。由于输出电压的下一次采样值与系统当次的采样值和系统结构线性相关，所以可以根据输出反馈来推算下一个开关周期中的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)脉宽，控制瞬时输出电压。它基于每一个开关周期的瞬时值进行控制，所以对精确性要求很高，适合于数字化控制的逆变器。

重复控制是在控制系统内部植入一个数学模型，来消除非线性扰动的控制方法。在一个并网逆变器中，由于给定的基准和输出的量都是正弦量，所以误差信号是周期变化量。要消除周期变化的误差信号需要在闭环控制系统中增加一个周期的激励信号来抵消误差的周期性变化，所以重复控制还存在动态响应差的缺点。

目前常用的这些并网逆变器的控制方法的实现或多或少都还存在一定的复杂性和难度。

发明内容

本发明的目的在于，针对目前并网逆变器控制方法存在的实施复杂、缺乏实时性等问题，提出一种基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法。

为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是，一种基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤1：采集电网侧线电压；

步骤2：根据电网侧线电压，计算三相相电压；

步骤3：将三相相电压向前移相设定相位后，与PWM调制电路内部的三角载波进行比较并产生PWM波，将所述PWM波作为逆变器的驱动脉冲，驱动逆变器并网；

步骤4：采集当前时刻的三相相电流；

步骤5：计算三相相电流与三相相电压的相位差；

步骤6：判断逆变器输出的有功功率/无功功率是否对电网功率实现完全补偿，如果是，则执行步骤8；否则，执行步骤7；

步骤7：调节设定相位和三相相电压的增量，返回步骤3；

步骤8：结束。

所述步骤2具体是采用对称分量法计算三相相电压，其计算公式为：

其中，

和

分别为三相相电压，

和

分别为三个线电压。

所述调节设定相位和三相相电压的增量具体通过比例积分电路实现。

所述调节设定相位具体是根据设定相位和三相相电流与三相相电压的相位差进行调节，当设定相位大于三相相电流与三相相电压的相位差时，调小设定相位；反之，则调大设定相位。

所述调节三相相电压的增量具体根据PWM波占空比所需的电压增量进行调节。

本发明在简化并网实施过程并且提高并网实时性的同时，能够对电网的有功功率或无功功率进行相应的补偿或者调节，进而提高电网电能质量。

附图说明

图1是基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法流程图；

图2是设定相位调节时的相量图；其中，(a)是逆变控制器并网示意图，(b)是设定相位调节相量图。

具体实施方式

下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。

图1是基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法流程图，图1中，本发明提供的基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法包括：

步骤101：采集电网侧线电压。

线电压通过采样程序采集，具体实施时，可以只采集三个线电压中的任意两个，第三个通过计算获得。比如，可以只采集线电压和线电压

根据三相系统中三个线电压相量之和得出。

步骤102：根据电网侧线电压，计算三相相电压。

采用对称分量法计算三相相电压，其计算公式为：

其中，

和分别为三相相电压，

和

分别为三个线电压。

步骤103：将三相相电压向前移相设定相位Δδ后，与PWM调制电路内部的三角载波进行比较并产生PWM波，将所述PWM波作为逆变器的驱动脉冲，驱动逆变器并网。

步骤104：采集当前时刻的三相相电流。

依然通过采样程序可以采集得到当前时刻的三相相电流

和

步骤105：计算三相相电流与三相相电压的相位差。

三相相电压和

的相位分别为δ_A、δ_B和δ_C，三相相电流

和的相位分别为δ_iA、δ_iB和δ_iC。由于在三相平衡系统中三相电压、三相电流是对称的，三相电压相位互差120°，三相电流相位互差120°，所以δ_A、δ_B和δ_C分别与δ_iA、δ_iB和δ_iC的相位差相等。不妨将三相相电流与三相相电压的相位差记为|δ_A-δ_iA|。

步骤106：判断逆变器输出的有功功率/无功功率是否对电网功率实现完全补偿，如果是，则执行步骤108；否则，执行步骤107。

步骤107：调节设定相位和三相相电压的增量，返回步骤103。

调节设定相位和三相相电压的增量可以通过比例积分电路实现。调节设定相位Δδ具体是根据设定相位Δδ和三相相电流与三相相电压的相位差|δ_A-δ_iA|进行调节，当设定相位Δδ大于三相相电流与三相相电压的相位差|δ_A-δ_iA|时，调小设定相位；反之，则调大设定相位。调节三相相电压的增量具体根据PWM波占空比所需的电压增量进行调节。

步骤108：结束。

本发明在简化并网实施过程并且提高并网实时性的同时，能够对电网的有功功率或无功功率进行相应的补偿或者调节，进而提高电网电能质量，尤其是在含有高渗透率分布式电源的电网中，对于分布式电源随机波动性引起的电网功率波动和相关的电能质量问题，可以通过对有功或无功调节给予很好的解决。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法，其特征是所述方法包括下列步骤：

步骤1：采集电网侧线电压；

步骤2：根据电网侧线电压，计算三相相电压；

步骤3：将三相相电压向前移相设定相位后，与PWM调制电路内部的三角载波进行比较并产生PWM波，将所述PWM波作为逆变器的驱动脉冲，驱动逆变器并网；

步骤4：采集当前时刻的三相相电流；

步骤5：计算三相相电流与三相相电压的相位差；

步骤6：判断逆变器输出的有功功率/无功功率是否对电网功率实现完全补偿，如果是，则执行步骤8；否则，执行步骤7；

步骤7：调节设定相位和三相相电压的增量，返回步骤3；

步骤8：结束。

2.根据权利要求1所述的一种基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法，其特征是所述步骤2具体是采用对称分量法计算三相相电压，其计算公式为：

其中，

和

分别为三相相电压，

和

分别为三个线电压。

3.根据权利要求1所述的一种基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法，其特征是所述调节设定相位和三相相电压的增量具体通过比例积分电路实现。

4.根据权利要求3所述的一种基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法，其特征是所述调节设定相位具体是根据设定相位和三相相电流与三相相电压的相位差进行调节，当设定相位大于三相相电流与三相相电压的相位差时，调小设定相位；反之，则调大设定相位。

5.根据权利要求3所述的一种基于实测电压调制的并网逆变器PWM控制方法，其特征是所述调节三相相电压的增量具体根据PWM波占空比所需的电压增量进行调节。

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