CN104539186A - 具有滞回特性的V/f-倒下垂微电网逆变器电源 - Google Patents

具有滞回特性的V/f-倒下垂微电网逆变器电源 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源及其组网方法。属于电力电子装置及其控制领域,微电网在孤网运行时,至少需要一个电源工作在主控模式下,平衡微电网的功率和电压,如V/f控制方式或下垂控制方式。倒下垂控制本质属于功率调节,可以通过设置倒下垂比例系数,控制功率输出在小范围内波动。本发明提供了一种具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,可等效增大主控电源的控制能力。运行在V/f方式下的主控型电源,当输出的有功或无功功率越限时,需转为倒下垂方式。同时,满足另外一个逆变器微电源自动转为主控方式。可设置不同的门槛值,逆变器电源可以按照预先设定的阈值平衡微电网的负荷波动。

Description

具有滞回特性的V/f-倒下垂微电网逆变器电源
技术领域:
本发明属于电力电子装置及其控制领域,涉及一种基于逆变器的新型微电网电源及利用该电源进行微电网组网的方法。
背景技术:
随着电力需求的不断增长,常规电网在过去数十年里快速发展。然而由于其成本高、运行难度大,以及燃料短缺、环境污染的日益加重,促进了环保、灵活、以可再生能源为主的分布式发电技术的发展。为了充分发挥分布式发电的优点并解决大电网与其之间的矛盾,一般将分布式发电系统互联形成以微电网的形式运行。然而随着微电网的接入,出现了一些新的问题,主要表现在微电网在孤岛运行模式下采用何种控制方式才能维持整个系统的稳定运行。当微电网与大电网并网运行时,可由大电网提供运行参考频率和电压。而微电网在孤网状态时,需要对网内各个微电源进行有效的控制协调,以维持整个系统能够稳定运行,保证系统的电压及频率在合理的范围内。
目前常用的一种孤网运行方式是以一个采用V/f控制的电源为主电源,提供频率和电压参考,其它的电源都运行在PQ方式下,即保持输出的有功和无功功率为恒定。采用V/f控制方式的微电源虽然可以在其可调容量范围内维持系统的电压幅值及频率不变,但是一旦系统内需要大量的功率交换,超出其可调容量范围,该微电源就不能继续维持系统的稳定运行。
现有的解决上述问题的方法是采用V/f控制和PQ控制的交替方式,其如图1所示是V/f-PQ控制方法的电源静态输出特性曲线,图1中的(a)为有功-频率静态特性曲线,fc为V/f控制方式下电源输出的恒定频率,Pmin、Pmin分别为PQ控制方式下电源输出的最小有功功率、最大有功功率;图1中的(b)为无功-电压静态特性曲线,Vc为V/f控制方式下电源输出的恒定电压,Qmin、Qmin分别为PQ控制方式下电源输出的最小无功功率、最大无功功率。其中,f 为频率、V电压、P为有功功率、Q为无功功率。当孤网运行时,微电网中有一个电源运行于V/f方式下,为其它的电源提供运行参考频率和电压;而其它的电源运行于PQ方式下。当V/f控制的电源可调容量越限时转为PQ方式,而由某一个其它的电源提供运行参考电压和频率。然而在逆变器电源退出V/f方式后,采用PQ控制方式使得该电源对系统的冲击较大,且在系统频率变化时不能参与功率的调节。若采用倒下垂控制方式不仅可以使得该电源在系统频率变化时可以参与功率的调节,而且通过其输出功率的变化来调节系统的频率,其如图2所示是V/f-倒下垂控制方法的电源静态输出特性曲线,图2中的(a)为有功-频率静态特性曲线,图2中的(b)为无功-电压静态特性曲线。但是,这种切换仍会造成较大的频率或电压扰动,运行灵活性不足,控制器容易误触发。因此,可进一步引入滞回特性的控制方式及相应组网方式。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷而提供具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,通过对各个电源设置不同的门槛值和环宽,有效避免了系统正常波动可能对控制器造成的误触发,防止电源在某一个值的上下波动时反复动作。
本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案:
具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,包括信号输入模块、V/f-倒下垂滞环控制模块、双反馈解耦PWM控制模块、输出驱动模块和VSC主电路;其中,
信号输入模块,将电网输出的第一电压信号、电流信号均输出至V/f-倒下垂滞环控制模块、双反馈解耦PWM控制模块;
V/f-倒下垂滞环控制模块,将接收的第一电压信号、电流信号经处理后,输出频率信号或有功功率信号,以及无功功率信号或第二电压信号至双反馈解耦PWM控制模块;
双反馈解耦PWM控制模块,用于根据第一电压信号、电流信号以及频率信号或有功功率信号、无功功率信号或第二电压信号,生成PWM控制脉冲并输出至输出驱动模块;
输出驱动模块,用于接收PWM控制脉冲,并输出驱动信号至VSC主电路;
VSC主电路,当接收到驱动信号,将外部输入的直流电转换成交流电输出。
作为本发明的具有滞回特性的V/f-PQ型微电网逆变器电源的进一步优化的方案,所述V/f-PQ滞环控制模块包括f滞环控制模块、V滞环控制模块;其中,
f滞环控制模块包括第一处理单元、第一滞环触发器单元、第一控制单元;预先设定最小门槛频率fmin、最大门槛频率fmax,逆变器输出频率fmin时,输出最小有功功率极限值Pn、最大有功功率极限值Pm,逆变器输出频率fmax时,输出最小有功功率极限值Pk、最大有功功率极限值Pf,fmin<fmax,Pk<Pn<Pf<Pm;其中,
第一处理单元,用于将接收的第一电压信号、电流信号经计算处理获得有功功率P入和频率f入,P入和f入均输出至第一滞环触发器单元、第一控制单元;
第一滞环触发器单元,根据接收的有功功率P入和频率f入进行判断,当频率f入为fmin或fmax时,导通第二触发信号。反之,导通第一触发信号;
第一控制单元,接收到第一触发信号时,采用P倒下垂控制;接收到第二触发信号时,采用f控制;
V滞环控制模块包括第二处理单元、第二滞环触发器单元、第二控制单元;预先设定最小门槛电压Vmin、最大门槛电压Vmax、逆变器输出电压Vmin时,输出最小无功功率极限值Qn、最大无功功率极限值Qm,逆变器输出电压Vmax时,输出最小无功功率极限值Qk、最大无功功率极限值Qf,Vmin<Vmax,Qk<Qn<Qf<Qm;其中,
第二处理单元,用于将接收的第一电压信号、电流信号经计算处理获得无功功率Q入和电压V入;
第二滞环触发器单元,根据接收的无功功率Q入和电压V入进行判断,当电压V入为Vmin或Vmax时,导通第四触发信号。反之,导通第三触发信号;
第二控制单元,接收到第三触发信号时,采用Q倒下垂控制;接收到第四触发信号时,采用V控制。
作为本发明的具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源的进一步 优化的方案,所述倒下垂控制方法是根据微电网母线上的电压幅值和频率,利用有功-频率、无功-电压相关的特性控制逆变器的输出功率。图3是本发明的倒下垂控制方法的静态输出特性曲线。其数学表达式如下:
P*=m/k(f0-f)    (1)
Q*=n/k(U0-U)    (2)
其中k为倒下垂比例系数,当系统的频率、电压分别增加时,逆变器电源会调整控制器使运行点由A点向B点移动,调整有功、无功功率输出,直至达到系统的频率、电压稳定。倒下垂控制方式的电源投切性能更好。倒下垂控制方式实质上是功率控制方式,倒下垂型电源投切的功率值近似于定值,倒下垂型电源的投切近似于恒功率电压源投切,相较下垂型电源投切性能更好。
V/f-PQ控制方法在功率达到最大或最小功率限值时切换为PQ控制。一方面在主控电源达到满载时,其输出功率将不再增加,也就是说系统负荷继续增加时,该电源不再提供额外的功率;另一方面,由于逆变器电源在空载或满载时其工作效率会大幅下降。
为了弥补上述的不足之处,一方面为了使逆变器电源都工作在最佳的效率下,可以缩短电源V/f的范围,也就是说在电源尚未达到满载时就改变其运行方式,不再参与系统的调频;另一方面,在逆变器电源退出V/f方式后,可以采用倒下垂方式以使得该电源在系统频率变化时还可以参与功率的调节,并通过其输出功率的变化来调节系统的频率。从图2可以看出,在V/f-倒下垂控制方式中,V/f控制的范围缩小为Pn~Pm,而其输出功率在此范围之外时采用倒下垂控制,跟随频率的变化参与功率的调节。与V/f方式相比,该控制方式的特性曲线更接近传统发电机的输出特性,使得主控电源切换运行方式时系统的频率变化比较平缓,减小了系统的频率抖动;与倒下垂方式相比,V/f-倒下垂方式不同于普通的一次调频,在V/f控制段可以维持系统的频率不变,相当于二次调频,属于无差调节。V/f方式下电源的可调节容量不能满足负荷的需求时,系统不能继续稳定运行,V/f-倒下垂方式弥补了这一缺陷,倒下垂控制阶段控制功率输出在小范围变化。
综上可知V/f-倒下垂方式吸取了V/f控制和下垂控制方式的优点,能够充分发挥微网中电源调节能力,使逆变器电源尽量在高效率的区段运行。但是 这样的电源在控制系统电压、频率时,由于不能达到满载所以不能为负荷需求贡献更多的功率。
作为本发明的具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源的进一步优化的方案,所述最小门槛频率fmin、最大门槛频率fmax设置在49.5Hz~50.5Hz之间。
作为本发明的具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源的进一步优化的方案,所述最小门槛电压Vmin、最大门槛电压Vmax设置在用户需要额定电压的90%~110%之间。
作为本发明的具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源的进一步优化的方案,所述V/f-倒下垂滞环输控制模块具有滞回响应的控制特性。
本发明采用以上技术方案与现有技术相比,具有以下技术效果:
(1)引入V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,吸取了V/f控制和下垂控制方式的优点,该控制方式的特性曲线更接近传统发电机的输出特性,减小了系统的频率抖动,能够充分发挥微网中电源调节能力,使逆变器电源尽量在高效率的区段运行。
(2)引入具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,通过对各个电源设置不同的门槛值和环宽,有效避免了系统正常波动可能对控制器造成的误触发,防止电源在某一个值的上下波动时发生抖动。
(3)微电网处于并网状态时,微电源采用倒下垂控制方式,输出一定范围内的功率。微电网运行于孤岛模式时,某一个微电源采用V/f控制方式,输出恒定的电压幅值及频率,为系统提供稳定的电压及频率,并调节其输出功率来满足系统的功率平衡。该微电源不能满足负荷需求时,会自动切换为倒下垂控制方式,由另外一个为电源接替。具有滞回特性的主控型电源控制方法通过对各个电源逆变器设置不同的门槛值,在负荷功率变化时,各个逆变器电源之间可以按照预先设定的阈值依次切换,减少次序出错以及控制器误动和拒动,为系统提供稳定的电压和频率,维持系统可靠稳定地运行。
(4)本发明不但可以增大功率调节范围,每个电源可根据其设置的最大、最小参考频率及其可输出的有功功率的范围来投入或退出主控模式。另外,由于引入了滞回输出特性的V/f-倒下垂控制方法,为系统提供稳定的电压和 频率,维持系统可靠稳定地运行,避免控制器频繁切换,使系统具有较好的抗扰动性能。随着我国微电网的快速发展,特别是对微电网运行的柔性和可靠性,微电源控制以及数量众多的微电源间的协调配合要求高的区域,将具有重要的理论和工程价值。
附图说明
图1是现有的V/f-PQ控制方法的电源静态输出特性曲线:(a)为有功-频率静态特性曲线,(b)为无功-电压静态特性曲线。
图2是现有的V/f-倒下垂控制方法的电源静态输出特性曲线:(a)为有功-频率静态特性曲线,(b)为无功-电压静态特性曲线。
图3是现有的倒下垂控制方法的静态输出特性曲线:(a)为有功-频率静态特性曲线,(b)为无功-电压静态特性曲线。
图4是本发明的微电源结构示意图。
图5是本发明的V/f-倒下垂滞环控制模块。
图6是本发明的具有滞回特性的V/f-倒下垂控制方法的电源静态输出特性曲线:(a)为f滞环控制的静态输出特性曲线,(b)为V滞环控制的静态输出特性曲线。
图7是本发明的微电源的有功-频率静态特性示意图:(a)为电源DG1的有功-频率静态特性示意图,(b)为电源DG2的有功-频率静态特性示意图,(c)为电源DG3的有功-频率静态特性示意图。
图8是本发明的微电源的无功-电压静态特性示意图:(a)为电源DG1的无功-电压静态特性示意图,(b)为电源DG2的无功-电压静态特性示意图,(c)为电源DG3的无功-电压静态特性示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明:
图4是本发明的微电源结构示意图,具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,包括信号输入模块、V/f-倒下垂滞环控制模块、双反馈解耦PWM控制模块、输出驱动模块和VSC主电路;其中,
信号输入模块,将电网输出的第一电压信号、电流信号均输出至V/f-倒下垂滞环控制模块、双反馈解耦PWM控制模块;
V/f-倒下垂滞环控制模块,将接收的第一电压信号、电流信号经处理后,输出频率信号或有功功率信号,以及无功功率信号或第二电压信号至双反馈解耦PWM控制模块;
双反馈解耦PWM控制模块,用于根据第一电压信号、电流信号以及频率信号或有功功率信号、无功功率信号或第二电压信号,生成PWM控制脉冲并输出至输出驱动模块;
输出驱动模块,用于接收PWM控制脉冲,并输出驱动信号至VSC主电路;
VSC主电路,当接收到驱动信号,将外部输入的直流电转换成交流电输出。
图5是本发明的V/f-倒下垂滞环控制模块,所述V/f-倒下垂滞环控制模块包括f滞环控制模块、V滞环控制模块;其中,
f滞环控制模块包括第一处理单元、第一滞环触发器单元、第一控制单元;预先设定最小门槛频率fmin、最大门槛频率fmax,逆变器输出频率fmin时,输出最小有功功率极限值Pn、最大有功功率极限值Pm,逆变器输出频率fmax时,输出最小有功功率极限值Pk、最大有功功率极限值Pf,fmin<fmax,Pk<Pn<Pf<Pm;其中,
第一处理单元,用于将接收的第一电压信号、电流信号经计算处理获得有功功率P入和频率f入,P入和f入均输出至第一滞环触发器单元、第一控制单元;
第一滞环触发器单元,根据接收的有功功率P入和频率f入进行判断,当频率f入为fmin或fmax时,导通第二触发信号。反之,导通第一触发信号;
第一控制单元,接收到第一触发信号时,采用P倒下垂控制;接收到第二触发信号时,采用f控制;
V滞环控制模块包括第二处理单元、第二滞环触发器单元、第二控制单元;预先设定最小门槛电压Vmin、最大门槛电压Vmax、逆变器输出电压Vmin时,输出最小无功功率极限值Qn、最大无功功率极限值Qm,逆变器输出电压Vmax时,输出最小无功功率极限值Qk、最大无功功率极限值Qf,Vmin<Vmax,Qk<Qn<Qf<Qm;其中,
第二处理单元,用于将接收的第一电压信号、电流信号经计算处理获得无功功率Q入和电压V入;
第二滞环触发器单元,根据接收的无功功率Q入和电压V入进行判断,当电压V入为Vmin或Vmax时,导通第四触发信号。反之,导通第三触发信号;
第二控制单元,接收到第三触发信号时,采用Q倒下垂控制;接收到第四触发信号时,采用V控制。
所述最小门槛频率fmin、最大门槛频率fmax设置在49.5Hz~50.5Hz之间。所述最小门槛电压Vmin、最大门槛电压Vmax设置在用户需要额定电压的90%~110%之间。所述V/f-倒下垂滞环输控制模块具有滞回响应的控制特性。
为实现微电网组网运行,至少需要一个微电网逆变器作为主控型电源,承担微电网的功率和电压平衡。采用这种具有滞回特性的逆变器电源作为主控电源,可等效增大调节范围。若采用多个这类电源,则每个电源可根据其设置的最大、最小参考频率及其相应输出的有功功率范围自动投入或退出主控模式,且不需要通讯支持。另外,由于引入了滞回输出特性,通过对各个电源逆变器设置不同的门槛值,在负荷功率变化时,各个逆变器电源之间可以按照预先设定的阈值依次切换,减少控制器误动或拒动带来的影响,增大容错能力,更好地维持系统稳定运行。
图6是本发明的具有滞回特性的V/f-倒下垂控制方法的电源静态输出特性曲线。
有功功率P和无功功率Q的极限值则根据逆变器电源的容量选择。门槛值不能设置太接近,否则会误动作;门槛值也不能相差太大,否则会有冲击。
如图6中的(a)为f滞环控制的静态输出特性曲线,例如,逆变器电源初始运行点在区间1上,其为P倒下垂控制方式;当频率下降直至fmin且仍有下降的趋势,其转为f控制,工作在区间2上,输出恒定的频率fmin;当输出有功功率不断增加直至Pm,仍有继续增加的趋势,其转为P倒下垂控制方式,工作在区间3上;当输出频率不断增加直至fmax且仍有上升的趋势,其转为f控制,工作在区间4上,输出恒定的频率fmax。控制方式的转换模式包括:从区间1转换到区间2,从区间2转换到区间3,从区间3转换到区间4,从区间4转换到区间1,从区间2转换到区间1,从区间4转换到区间3。图6中的(b)为V滞 环控制的静态输出特性曲线。例如,逆变器电源初始运行点在区间5上,其为Q倒下垂控制方式;当电压下降直至Vmin且仍有下降的趋势,其转为V控制,工作在区间6上,输出恒定的电压Vmin;当输出无功功率不断增加直至Qm,仍有继续增加的趋势,其转为Q倒下垂控制方式,工作在区间7上;当输出电压不断增加直至Vmax且仍有上升的趋势,其转为V控制,工作在区间8上,输出恒定的电压Vmax。控制方式的转换模式包括:从区间5转换到区间6,从区间6转换到区间7,从区间7转换到区间8,从区间8转换到区间5,从区间6转换到区间5,从区间8转换到区间7。
以三个逆变器电源协调控制为实施例,本实施例讨论负荷功率变化时具有滞回输出特性的微电源的工作原理。图7是本发明的微电源的有功-频率静态特性示意图:(a)为电源DG1的有功-频率静态特性示意图,(b)为电源DG2的有功-频率静态特性示意图,(c)为电源DG3的有功-频率静态特性示意图。微电网运行于孤岛模式时,假设系统初始运行时,DG2作为主控电源,维持系统的频率为f2min恒定不变,此时DG1、DG3分别运行于A1、C1点,采用倒下垂控制输出有功功率分别为P1m和P3k,随着负荷需求有功功率的增加,主控电源DG2的输出功率增大,只要负荷需求的有功功率在其可调节的范围内,DG2就能保持系统的频率不变,而DG1、DG3仍运行于A1、C1两点,采用倒下垂方式输出恒定的功率。当DG2的输出有功增大直至达到最大值P2m仍无法满足负荷的需求时,DG2将被迫改变其控制方式,自动切换为倒下垂控制方式,此时系统的频率将会下降,当频率降低到阈值f3min时,DG3将由倒下垂控制转换为V/f控制方式,作为新的主控电源维持系统的频率为f3min不变,并增加其输出有功参与功率的调节,而DG1与DG2将分别运行于图中的B1、D1点输出恒定的有功功率,以使系统达到功率平衡。
若某一时刻,由于负荷需求的减小,此时的主控电源DG3,维持系统的频率为f3min不变,输出功率减小直到DG3的最小值P3k仍无法满足负荷的需求时,DG3将被迫改变其控制方式,自动切换为倒下垂控制方式,此时系统的频率将会上升,当频率上升到阈值f2max时,DG2将由倒下垂控制转换为V/f控制方式,作为新的主控电源维持系统的频率为f2max不变,并降低其输出有功参与功率的调节,此时DG1与DG3将分别运行于图中的E1、F1点输出恒定的有功功率, 以使系统达到功率平衡。
图8是本发明的微电源的无功-电压静态特性示意图:(a)为电源DG1的无功-电压静态特性示意图,(b)为电源DG2的无功-电压静态特性示意图,(c)为电源DG3的无功-电压静态特性示意图。微电网运行于孤岛模式时,假设系统初始运行时,DG2作为主控电源,维持系统的电压为V2min恒定不变,此时DG1、DG3分别运行于A2、C2点,采用倒下垂控制输出无功功率分别为Q1m和Q3k,随着负荷需求无功功率的增加,主控电源DG2的输出功率增大,只要负荷需求的无功功率在其可调节的范围内,DG2就能保持系统的电压不变,而DG2、DG3仍运行于A2、C2两点,采用倒下垂方式输出恒定的功率。当DG2的输出无功增大直至达到最大值Q2m仍无法满足负荷的需求时,DG2将被迫改变其控制方式,自动切换为倒下垂控制方式,此时系统的电压将会下降,当电压降低到阈值V3min时,DG3将由倒下垂控制转换为V/f控制方式,作为新的主控电源维持系统的电压为V3min不变,并增加其输出无功参与功率的调节,而DG1与DG2将分别运行于图中的B2、D2点输出恒定的无功功率,以使系统达到功率平衡。
若某一时刻,由于负荷需求的减小,此时的主控电源DG3,维持系统的电压为V3min不变,输出功率减小直到DG3的最小值Q3k仍无法满足负荷的需求时,DG3将被迫改变其控制方式,自动切换为倒下垂控制方式,此时系统的电压将会上升,当电压上升到阈值V2max时,DG2将由倒下垂控制转换为V/f控制方式,作为新的主控电源维持系统的电压为V2max不变,并降低其输出无功参与功率的调节,此时DG1与DG3将分别运行于图中的E2、F2点输出恒定的无功功率,以使系统达到功率平衡。
根据本发明的技术方案,微电网与大电网并网运行时,其内部的微电源采用倒下垂控制方式;微电网切换为孤岛模式时,具有滞回输出特性的微电源在系统频率达到其设置的最大或最小参考频率时就会由倒下垂方式切换为V/f控制方式,作为主控电源来提供电压及频率支撑,当其输出的功率达到最大输出功率时又自动切换为倒下垂控制方式,而由另外的微电源来稳定电压及频率。由此可以看出,具有这种滞回输出特性的微电源不但可以运行于微网的并网模式下,还可以运行于微网的孤岛模式下,为系统提供稳定的电压幅值及频率,并且使系统具有多个平衡节点,其功率调节范围增大,每个微 电源可根据其设置的最大、最小参考频率及其可输出的有功功率的范围来投入或退出主控模式,也就是说各微电源工作方式的切换不需要通讯。另外,这种微电源还使得系统具有较好的容错性能,主要表现在负荷功率变化时,各微电源依次切换为主控电源调节自身输出的功率,即使次序出现错误仍会有微电源作为主控电源给系统提供稳定的电压和频率,系统仍能稳定运行。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,其特征在于,包括信号输入模块、V/f-倒下垂滞环控制模块、双反馈解耦PWM控制模块、输出驱动模块和VSC主电路;其中
信号输入模块,通过电流互感器、电压互感器采集微电网母线上的第一电流、电压信号,将信号输出至V/f-倒下垂滞环控制模块、双反馈解耦PWM控制模块;
V/f-倒下垂滞环控制模块,将接收的第一电压信号、电流信号经处理后,输出频率信号或有功功率信号,以及无功功率信号或第二电压信号至双反馈解耦PWM控制模块;
双反馈解耦PWM控制模块,用于根据第一电压信号、电流信号以及频率信号或有功功率信号、无功功率信号或第二电压信号,生成PWM控制脉冲并输出至输出驱动模块;
输出驱动模块,用于接收PWM控制脉冲,并输出驱动信号至VSC主电路;
VSC主电路,当接收到驱动信号,将外部输入的直流电转换成交流电输出。
2.根据权利要求1所述的具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,其特征在于,所述V/f-倒下垂滞环控制模块包括f滞环控制模块、V滞环控制模块;其中,
f滞环控制模块包括第一处理单元、第一滞环触发器单元、第一控制单元;预先设定最小门槛频率fmin、最大门槛频率fmax,逆变器输出频率fmin时,输出最小有功功率极限值Pn、最大有功功率极限值Pm,逆变器输出频率fmax时,输出最小有功功率极限值Pk、最大有功功率极限值Pf,fmin<fmax,Pk<Pn<Pf<Pm;其中,
第一处理单元,用于将接收的第一电压信号、电流信号经计算处理获得有功功率P入和频率f入,P入和f入均输出至第一滞环触发器单元、第一控制单元;
第一滞环触发器单元,根据接收的有功功率P入和频率f入进行判断,当频率f入为fmin或fmax时,导通第二触发信号,反之,导通第一触发信号;
第一控制单元,接收到第一触发信号时,采用P倒下垂控制;接收到第二触发信号时,采用f控制;
V滞环控制模块包括第二处理单元、第二滞环触发器单元、第二控制单元;预先设定最小门槛电压Vmin、最大门槛电压Vmax、逆变器输出电压Vmin时,输出最小无功功率极限值Qn、最大无功功率极限值Qm,逆变器输出电压Vmax时,输出最小无功功率极限值Qk、最大无功功率极限值Qf,Vmin<Vmax,Qk<Qn<Qf<Qm;其中,
第二处理单元,用于将接收的第一电压信号、电流信号经计算处理获得无功功率Q入和电压V入;
第二滞环触发器单元,根据接收的无功功率Q入和电压V入进行判断,当电压V入为Vmin或Vmax时,导通第四触发信号,反之,导通第三触发信号;
第二控制单元,接收到第三触发信号时,采用Q倒下垂控制;接收到第四触发信号时,采用V控制。
3.根据权利要求1所述的具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,其特征在于:所述倒下垂控制是根据微电网母线上的电压幅值和频率,利用有功-频率、无功-电压相关的特性控制逆变器的输出功率。
4.根据权利要求2所述的一种塑料组装隔断间三板连接装置,其特征在于:所述最小门槛频率fmin、最大门槛频率fmax设置在49.5Hz~50.5Hz之间。
5.根据权利要求2所述的一种塑料组装隔断间三板连接装置,其特征在于:所述最小门槛电压Vmin、最大门槛电压Vmax设置在用户需要额定电压的90%~110%之间。
6.根据权利要求1所述的具有滞回特性的V/f-倒下垂型微电网逆变器电源,其特征在于,所述V/f-倒下垂滞环控制模块具有滞回响应的控制特性。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104836234A (zh) * 2015-05-20 2015-08-12 上海电力学院 一种用于孤岛条件下微电网主从控制的实现方法
WO2019180643A1 (en) * 2018-03-20 2019-09-26 Nexus Technologies, Inc. Regulating the operating point of a power inverter

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050194952A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-08 Brian Carpenter Method and apparatus for enhancing voltage regulator transient response
CN103904683A (zh) * 2014-03-19 2014-07-02 许继电气股份有限公司 一种具有混合输出特性的逆变电源的控制方法和装置
CN103904642A (zh) * 2014-03-19 2014-07-02 许继电气股份有限公司 一种微电源的控制方法和控制装置
CN104201718A (zh) * 2014-09-05 2014-12-10 广东电网公司佛山供电局 具有滞回特性的下垂-倒下垂型微电网逆变器电源
CN204334379U (zh) * 2014-12-12 2015-05-13 国家电网公司 具有滞回特性的V/f-倒下垂微电网逆变器电源

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050194952A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-08 Brian Carpenter Method and apparatus for enhancing voltage regulator transient response
CN103904683A (zh) * 2014-03-19 2014-07-02 许继电气股份有限公司 一种具有混合输出特性的逆变电源的控制方法和装置
CN103904642A (zh) * 2014-03-19 2014-07-02 许继电气股份有限公司 一种微电源的控制方法和控制装置
CN104201718A (zh) * 2014-09-05 2014-12-10 广东电网公司佛山供电局 具有滞回特性的下垂-倒下垂型微电网逆变器电源
CN204334379U (zh) * 2014-12-12 2015-05-13 国家电网公司 具有滞回特性的V/f-倒下垂微电网逆变器电源

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104836234A (zh) * 2015-05-20 2015-08-12 上海电力学院 一种用于孤岛条件下微电网主从控制的实现方法
WO2019180643A1 (en) * 2018-03-20 2019-09-26 Nexus Technologies, Inc. Regulating the operating point of a power inverter
US10847977B2 (en) 2018-03-20 2020-11-24 Nexus Technologies, Inc. Regulating the operating point of a power inverter

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