CN104868492A - 并网电源逆变装置的功率控制方法 - Google Patents

Abstract

并网电源逆变装置的功率控制方法中，获取转换电压所产生的有功功率和无功功率。判断是否有多个微电网并网于电网。若存在多个微电网并网于电网，将有功功率通过下垂控制，调控转换电压的频率等于第一目标频率，且无功功率通过下垂控制，调控转换电压的电压值等于第一目标电压，返回功率获取步骤。若仅存在一个微电网并网于电网，计算有功功率和预设有功功率之差，得到有功功率差，且计算无功功率和一个预设无功功率之差，得到无功功率差，将有功功率差通过PID运算得到第二目标频率，调控转换电压的频率等于第二目标频率，且将无功功率差通过PID运算得到第二目标电压，调整转换电压的电压等于第二目标电压，返回功率获取步骤。

Description

并网电源逆变装置的功率控制方法

技术领域

本发明涉及一种逆变电源装置输出功率的控制方法，尤其涉及一种微电网与电网并网时，用于转换微电网电压的并网电源逆变装置输出的有功功率和无功功率的功率控制方法。

背景技术

由微电网组成的电网中，各个微电网向电网中输入有功功率和无功功率。各个微电网需要分担电网的负载，且控制各个微电网并联运行时的负荷分配。

发明内容

本发明的目的是提供一种并网电源逆变装置的功率控制方法，以控制微电网运行时负荷的分配。

本发明提供了一种并网电源逆变装置的功率控制方法，并网电源逆变装置可将一个微电网的电压转换为一个可并网于一个电网的转换电压，在并网电源逆变装置中，微电网的电压依次由整流模块整流为直流电压、由斩波模块斩波为方波电压、由正弦滤波模块滤波为正弦电压、由变压模块变压后得到可输入电网的转换电压，一个电压电流测量模块测量转换电压所产生的瞬时电压和瞬时电流、并输出一个代表该瞬时电压的电压信号和一个代表该瞬时电流的电流信号，一个驱动模块根据输入的电压信号和电流信号向斩波模块输出一个用于控制方波电压的频率和脉冲宽度的驱动控制信号。并网电源逆变装置的功率控制方法包括功率获取步骤、判断步骤、第一调整步骤和第二调整步骤。功率获取步骤中，获取转换电压所产生的有功功率和无功功率。判断步骤中，判断是否有多个微电网并网于电网。第一调整步骤中，若存在多个微电网并网于电网，将转换电压产生的有功功率通过下垂控制得到一个第一目标频率，调控转换电压的频率等于第一目标频率，且将转换电压的无功功率通过下垂控制得到一个第一目标电压值，调控转换电压的电压值等于第一目标电压，返回功率获取步骤。第二调整步骤中，若仅存在一个微电网并网于电网，计算转换电压产生的有功功率和一个预设有功功率之差，得到一个有功功率差，且计算转换电压产生的无功功率和一个预设无功功率之差，得到一个无功功率差，将有功功率差通过PID运算得到一个第二目标频率，调控转换电压的频率等于第二目标频率，且将无功功率差通过PID运算得到一个第二目标电压，调整转换电压的电压等于第二目标电压，返回功率获取步骤。

在并网电源逆变装置的功率控制方法的再一种示意性的实施方式中，预设有功功率由一个系统有功功率经过斜坡函数和限值函数计算得到。

在并网电源逆变装置的功率控制方法的另一种示意性的实施方式中，预设无功功率由一个系统无功功率经过斜坡函数和限值函数计算得到。

在并网电源逆变装置的功率控制方法的又一种示意性的实施方式中，第一调整步骤中，第一目标频率由转换电压产生的有功功率通过下垂控制和限值函数计算得到。

在并网电源逆变装置的功率控制方法的又一种示意性的实施方式中，第二调整步骤中，第二目标电压值与转换电压的电压均方根值相减得到一个调控电压差，将调控电压差通过PID运算得到一个调控目标电压值，调整转换电压的电压值等于调控目标电压值。

在并网电源逆变装置的功率控制方法的又一种示意性的实施方式中，调控目标电压值由调控电压差通过PID运算和限值函数计算得到。

附图说明

以下附图仅对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。

图1用于说明并网电源逆变装置一种示意性实施方式的结构示意图。

图2用于说明并网电源逆变装置的功率控制方法的控制流程图。

图3显示了并网电源逆变装置的功率控制方法的控制框图。

标号说明

10 整流模块

20 斩波模块

30 正弦滤波模块

40 变压模块

50 可控开关模块

70 电压电流测量模块

90 驱动模块。

具体实施方式

为了对发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式，在各图中相同的标号表示相同的部分。

在本文中，“示意性”表示“充当实例、例子或说明”，不应将在本文中被描述为“示意性”的任何图示、实施方式解释为一种更优选的或更具优点的技术方案。

为使图面简洁，各图中的只示意性地表示出了与本发明相关的部分，它们并不代表其作为产品的实际结构。另外，以使图面简洁便于理解，在有些图中具有相同结构或功能的部件，仅示意性地绘示了其中的一个，或仅标出了其中的一个。

在本文中，“一个”不仅表示“仅此一个”，也可以表示“多于一个”的情形。

在本文中，“第一”、“第二”等仅用于彼此的区分，而非表示它们的重要程度及顺序等。

在本文中，“等于”并非严格的数学意义上的限制，还包含本领域技术人员可以理解的使用允许的误差。

图1用于说明并网电源逆变装置一种示意性实施方式的结构示意图。如图所示，并网电源逆变装置包括一个整流模块10、一个斩波模块20、一个正弦滤波模块30、一个变压模块40、一个可控开关模块50、一个电压电流测量模块70和一个驱动模块90。其中，并网电源逆变装置用于将微电网A的电压，并网至电网B。

整流模块10用于将微电网的三相交流电压整流为一个直流电压。整流模块10可使用任何一种已知的整流电路结构，在此不再赘述。

斩波模块20可输入整流模块10输出的直流电压，并将该直流电压斩波为一个电压值和脉冲宽度可调的方波电压。斩波模块20可以使用例如IGBT、MOSFET等受控开关元件的斩波电路，其具体的电路结构可使用任何一种已知的形式，在此不再赘述。

正弦滤波模块30可将斩波模块20输出的方波电压滤波为一个正弦电压，且正弦滤波模块30可使用已知的任何一种滤波电路实现，在此不再赘述。

变压模块40可对正弦滤波模块30输出的正弦电压做变压处理，并输出一个转换电压。转换电压可并网至电网B。

可控开关模块50用于控制变压模块40与电网B之间的电性连接，即可控开关模块50可导通或截止控制变压模块40与电网B之间的电性连接，从而控制转换电压输入至电网B。

电压电流测量模块70用于测量转换电压的瞬时电压和瞬时电流。电压电流测量模块70可输出一个反映转换电压的瞬时电压的电压信号，和反映转换电压的瞬时电流的电流信号。

驱动模块90可输入电压信号和电流信号。驱动模块90依据电压信号和电流信号计算得到转换电压的电压瞬时值、相位角和频率，以及电流的电流瞬时值、相位角和频率。驱动模块90通过转换电压的电压瞬时值和电流的瞬时值以及频率和相位角可计算得到转换电压所产生的输入至电网B的有功功率和无功功率。

另外，驱动模块90可输出一个驱动控制信号至斩波模块20，且该驱动控制信号可调整斩波模块20中开关元件导通和截止的切换频率，以及开关元件导通和截止的持续时间，从而调整斩波模块20输出的方波电压的频率和脉冲宽度，进而调整转换电压的均方根值、频率和相位角。

图2用于说明并网电源逆变装置的功率控制方法的流程图示意图。图3显示了并网电源逆变装置的功率控制方法的控制框图。

参加图2和图3，步骤S10为功率获取步骤，在步骤S10中，由驱动模块90计算得到转换电压所产生的输入至电网B的有功功率和无功功率。而后进入步骤S20。

步骤S20为判断步骤，在步骤S20中，由驱动模块90判断是否存在多个微电网A并网于电网B。若判断结果为是，则进入步骤S30；若判断结果为否，则进入步骤S40。

步骤S30为第一调整步骤，在步骤S30中，由驱动模块90将转换电压所产生的输入至电网B的有功功率值利用下垂（droop）控制得到一个第一目标频率。驱动模块90输出驱动控制信号至斩波模块20，且该驱动控制信号可调整斩波模块20中开关元件导通和截止的切换频率，从而调整转换电压的频率等于第一目标频率。

驱动模块90将转换电压所产生的输入至电网B的无功功率至利用下垂（droop）控制得到一个第一目标电压。驱动模块90输出驱动控制信号至斩波模块20，且该驱动控制信号可调整斩波模块20中开关元件导通和截止的持续时间，从而调整转换电压的电压值等于第一目标电压值。完成步骤S30后，返回步骤S10。

步骤S40为第二调整步骤，在步骤S40中，由驱动模块90计算转换电压所产生的输入至电网B的有功功率和一个预设有功功率之差，得到一个有功功率差。由驱动模块90计算转换电压所产生的输入至电网B的无功功率和一个预设无功功率之差，得到一个无功功率差。驱动模块90将有功功率差通过PID运算，得到一个第二目标频率。驱动模块90输出驱动控制信号至斩波模块20，且该驱动控制信号可调整斩波模块20中开关元件导通和截止的切换频率，从而调整转换电压的频率等于第二目标频率。

驱动模块90将无功功率差通过PID运算，得到一个第二目标电压值。驱动模块90输出驱动控制信号至斩波模块20，且该驱动控制信号可调整斩波模块20中开关元件导通和截止的持续时间，从而调整转换电压的电压值等于第二目标电压值。完成步骤S40后，返回步骤S10。

在并网电源逆变装置的功率控制方法一种示意性实施方式中，步骤S40中使用的预设有功功率，由一个人为设定或电网系统给点的系统有功功率经过斜坡函数（RAMP）和限值函数（LIMIT）计算得到。斜坡函数可将具有阶跃信号特性的系统有功功率转换为具有上升梯度和下降梯度的信号。限值函数可限定计算得到的预设有功功率数值，使其保持在驱动模块90的安全使用范围内。

步骤S40中使用的预设无功功率，由一个人为设定或电网系统给点的系统无功功率经过斜坡函数（RAMP）和限值函数（LIMIT）计算得到。斜坡函数可将具有阶跃信号特性的系统无功功率转换为具有上升梯度和下降梯度的信号。限值函数可限定计算得到的预设无功功率数值，使其保持在驱动模块90的安全使用范围内。

在并网电源逆变装置的功率控制方法一种示意性实施方式中，步骤S30中使用的第一目标频率由转换电压所产生的输入至电网B的有功功率通过下垂控制和限值函数计算得到。

在并网电源逆变装置的功率控制方法一种示意性实施方式中，步骤S40中，驱动模块90将第二目标电压值与转换电压的电压均方根值相减得到一个调控电压差。驱动模块90将调控电压差通过PID运算和限值函数运算得到一个调控目标电压值。驱动模块90输出驱动控制信号至斩波模块20，且该驱动控制信号可调整斩波模块20中开关元件导通和截止的持续时间，从而调整转换电压的电压值等于调控目标电压值。

应当理解，虽然本说明书是按照各个实施方式描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方案或变更，如特征的组合、分割或重复，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.并网电源逆变装置的功率控制方法，所述并网电源逆变装置可将一个微电网的电压转换为一个可并网于一个电网的转换电压，在所述并网电源逆变装置中，微电网的电压依次由整流模块整流为直流电压、由斩波模块斩波为方波电压、由正弦滤波模块滤波为正弦电压、由变压模块变压后得到可输入电网的转换电压，一个电压电流测量模块测量所述转换电压所产生的瞬时电压和瞬时电流、并输出一个代表该瞬时电压的电压信号和一个代表该瞬时电流的电流信号，一个驱动模块（90）根据输入的所述电压信号和所述电流信号向所述斩波模块输出一个用于控制所述方波电压的频率和脉冲宽度的驱动控制信号，

其特征在于所述的并网电源逆变装置的功率控制方法包括：

功率获取步骤：由所述驱动模块（90）计算得到所述转换电压所产生的有功功率和无功功率；判断步骤：由所述驱动模块（90）判断是否有多个微电网并网于电网；

第一调整步骤：若存在多个微电网并网于电网，所述驱动模块（90）将所述转换电压产生的有功功率通过下垂控制得到一个第一目标频率，所述驱动模块（90）调控所述转换电压的频率等于所述第一目标频率，且所述驱动模块（90）将所述转换电压的无功功率通过下垂控制得到一个第一目标电压值，所述驱动模块（90）调控所述转换电压的电压值等于所述第一目标电压，返回所述功率获取步骤；和

第二调整步骤：若仅存在一个微电网并网于电网，所述驱动模块（90）计算所述转换电压产生的有功功率和一个预设有功功率之差，得到一个有功功率差，且计算所述转换电压产生的无功功率和一个预设无功功率之差，得到一个无功功率差，所述驱动模块（90）将所述有功功率差通过PID运算得到一个第二目标频率，所述驱动模块（90）调控所述转换电压的频率等于所述第二目标频率，且所述驱动模块（90）将所述无功功率差通过PID运算得到一个第二目标电压，所述驱动模块（90）调整所述转换电压的电压等于所述第二目标电压，返回所述功率获取步骤。

2.如权利要求1所述的并网电源逆变装置的功率控制方法，其中所述预设有功功率由一个系统有功功率经过斜坡函数和限值函数计算得到。

3.如权利要求1所述的并网电源逆变装置的功率控制方法，其中所述预设无功功率由一个系统无功功率经过斜坡函数和限值函数计算得到。

4.如权利要求1所述的并网电源逆变装置的功率控制方法，其中所述第一调整步骤中，所述第一目标频率由所述转换电压产生的有功功率通过下垂控制和限值函数计算得到。

5.如权利要求1所述的并网电源逆变装置的功率控制方法，其中所述第二调整步骤中，所述第二目标电压值与所述转换电压的电压均方根值相减得到一个调控电压差，将所述调控电压差通过PID运算得到一个调控目标电压值，调整所述转换电压的电压值等于所述调控目标电压值。

6.如权利要求5所述的并网电源逆变装置的功率控制方法，其中所述调控目标电压值由所述调控电压差通过PID运算和限值函数计算得到。