CN102522778B - 三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法 - Google Patents

三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法。本发明是利用在限流投入变压器过程中输出并网回路的高阻抗特性来进行PWM脉冲使能，实行限幅缓启动，由于输出回路串联的电阻限制了逆变器输出的电流大小，从而保证逆变桥在较小的电流状态下实现并网运行。本发明适用于使用大功率变压器接入电网的三相并网逆变器，该并网控制方法简单可靠，并网冲击电流小，适用范围广。

Description

三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法
技术领域
本发明涉及一种逆变器进行并网的方法，尤其是涉及一种三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法。
背景技术
在现有的并网逆变器中，特别是一些大功率的带工频隔离变压器的的并网逆变器,需要一种并网控制方法，并网控制的作用是对逆变器进行一定控制，实现逆变器自动投入电网并网运行，以达到逆变器将各种直流电能逆变成交流电能并安全可靠的馈入交流电网的目的。
目前比较常见的大功率带隔离变压器逆变器的并网控制方法是先将逆变器工作在电压源模式，当逆变器输出侧的电压频率、幅值与相位均与电网同步时，控制并网接触器吸合，实现并网然后再将逆变器切换到电流控制方式工作于类似恒流源模式并网发电。这种并网控制方式带来几个问题：一是由于逆变器在并网之前工作在电压源模式，这就要求在并网接触器两侧分别安装电压传感器，加之调理电路无疑增加了逆变器的硬件成本；二是并网逆变器要有电压控制与电流控制两套控制算法，增加了逆变器软件设计的复杂性；三是并网逆变器在并网之前将有一段时间工作于空载电压源模式，大功率隔离变压器的自损耗将浪费大量电能。
为了解决这些问题，发明了一种带工频隔离变压器的并网逆变器并网控制方法,即在硬件上无需额外增加电压传感器，软件算法控制逆变器一直都工作在电流控制方式下，并且变压器一旦投入工作即并网发电，无额外空载损耗。
发明内容
本发明主要是解决现有技术所存在的技术问题；提供了一种在硬件上无需额外增加电压传感器，软件算法控制逆变器一直都工作在电流控制方式下，并且变压器一旦投入工作即并网发电，无额外空载损耗的一种三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法。
本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
一种三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法，包括以下步骤：
步骤1，先将电网电压的线电压Uac和Ucb分别送入信号调理电路进行检测；
步骤2，将检测到的信号送入数字控制电路中的数字控制器，在数字控制器中利用数字控制算法计算得到电网电压的频率及相位信息；
步骤3，由数字控制器发出辅助接触器K2吸合指令，将变压器串联限流电阻R1、R2、R3投入电网；
步骤4，结合步骤2中计算得到电网电压的频率及相位信息对输出电流进行dq解耦，得到反馈有功及无功电流分量，分别对给定与反馈有功、无功分量的差值进行PI并联重复控制的软件算法后，由数字控制器形成脉宽调制信号并将其送入驱动电路形成驱动脉冲信号进行限幅缓起动；
步骤5，同时数字控制器进行精确定时，当定时时间满足并网主接触器吸合条件时，数字控制器发出并网主接触器K1吸合指令将辅助起动限流电阻短接；
步骤6，最后断开辅助接触器K2，从而实现大功率带隔离变压器的逆变器并网。
在上述的一种三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法，所述步骤2中，限流电阻R1、R2、R3的阻值应使其压降Ur满足Uab/(Ur+Uab)=85%， 电阻的功率为变压器额定容量的1‰～3‰。
在上述的一种三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法，所述步骤4中，软件算法应使输出并网电流满足公式：
Figure 2012100031848100002DEST_PATH_IMAGE002
   ，              
其中iA为变压器原边侧A相电流，K为变压器原副边匝比，ea为电网A相相电压，L为逆变器电抗，R为限流电阻。
在上述的一种三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法，所述步骤5中，定时时间为500ms～600ms。
因此，本发明具有如下优点：1.在硬件上无需额外增加电压传感器，软件算法控制逆变器一直都工作在电流控制方式下，并且变压器一旦投入工作即并网发电，无额外空载损耗；2. 简单可靠，并网冲击电流小，适用范围广。
附图说明
附图1为本发明的原理框图；
附图2为本发明的结构示意图；
附图3为本发明的逻辑流程图。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。
实施例：
步骤1，先将电网电压的线电压Uac和Ucb分别送入信号调理电路进行检测；
步骤2，将检测到的信号送入数字控制电路中的数字控制器，在数字控制器中利用数字控制算法计算得到电网电压的频率及相位信息；数字控制器根据瞬时无功理论对Uac及Ucb的数字信号进行坐标变换，得到电压电压的瞬时有功及无功分量，同时利用数字PID调节器对电网电压无功分量进行调节当电网电压无功分量给定为0时得到的坐标变换角度即为指定相电网电压的相位角；
步骤3，由数字控制器发出辅助接触器K2吸合指令，将变压器串联限流电阻R1、R2、R3投入电网；
步骤4，将步骤2中计算得到电网电压的频率及相位信息与电流给定幅值进行叠加后由数字控制器形成脉宽调制信号并将其送入驱动电路形成驱动脉冲信号进行限幅缓起动；
步骤5，同时数字控制器电流环开始工作，进行精确定时，当定时时间满足并网主接触器吸合条件时，数字控制器发出并网主接触器K1吸合指令将辅助起动限流电阻短接；数字控制器对电流反馈量进行dq解耦控制，从而实现对逆变器输出的有功及无功分量进行分别控制，由于电流环刚开始工作时，电流初始值为0而电网为容量无穷大的电压源，阻抗非常小，因此在逆变器使能脉冲过程中将产生一个大的过电流，严重时将造成功率器件的损坏。大功率变压器投入电网时由于大的励磁涌流可能会使得上一级的配电开关跳闸，因此一般采用串阻限流分段投入运行。注意到在大功率变压器投入电网过程中串联的功率电阻使得输出回路的阻抗变高，这对于脉冲使能时刻的电流抑制是有利的；
步骤6，最后断开辅助接触器K2，从而实现大功率带隔离变压器的逆变器并网。
本发明正是利用变压器投入过程中串电阻时刻来使能PWM脉冲，但是为了保护变压器及功率电阻此时刻的电流大小以及电阻切出时间有着严格的要求。PWM脉冲使能后数字控制器便进行精确定时，当定时时间满足并网主接触器吸合条件时，数字控制器发出并网主接触器K1吸合指令将辅助起动限流电阻短接，最后断开辅助接触器，从而实现大功率带隔离变压器的逆变器并网运行。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (3)

1.一种三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，先将电网电压的线电压Uac和Ucb分别送入信号调理电路进行检测；
步骤2，将检测到的信号送入数字控制电路中的数字控制器，在数字控制器中利用数字控制算法计算得到电网电压的频率及相位信息；
步骤3，由数字控制器发出辅助接触器K2吸合指令，将变压器串联限流电阻R1、R2、R3投入电网；
步骤4，结合步骤2中计算得到电网电压的频率及相位信息对输出电流进行dq解耦，得到反馈有功及无功电流分量，分别对给定与反馈的有功、无功分量的差值进行PI并联重复控制的软件算法后，由数字控制器形成脉宽调制信号并将其送入驱动电路形成驱动脉冲信号进行限幅缓起动；
步骤5，同时数字控制器进行精确定时，当定时时间满足并网主接触器吸合条件时，数字控制器发出并网主接触器K1吸合指令将辅助起动限流电阻短接；
步骤6，最后断开辅助接触器K2，从而实现大功率带隔离变压器的逆变器并网；
所述步骤4中，软件算法应使输出并网电流满足公式：
Figure 2012100031848100001DEST_PATH_IMAGE001
   ，              
其中iA为变压器原边侧A相电流，K为变压器原副边匝比，ea为电网A相相电压，L为逆变器电抗，R为限流电阻。
2.根据权利要求1所述的一种三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法，其特征在于，所述步骤2中，限流电阻R1、R2、R3的阻值应使其压降Ur满足Uab/(Ur+Uab)=85%， 电阻的功率为变压器额定容量的1‰～3‰。
3.根据权利要求1所述的一种三相大功率带工频隔离变压器的逆变器进行并网的方法，其特征在于，所述步骤5中，定时时间为500ms～600ms。
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