CN105634310A - 控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路 - Google Patents

控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路 Download PDF

Info

Publication number
CN105634310A
CN105634310A CN201410624407.1A CN201410624407A CN105634310A CN 105634310 A CN105634310 A CN 105634310A CN 201410624407 A CN201410624407 A CN 201410624407A CN 105634310 A CN105634310 A CN 105634310A
Authority
CN
China
Prior art keywords
signal
inverter
receive
frequency
order
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410624407.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105634310B (zh
Inventor
陆城
王丹
张嘉敏
周建红
吴洪洋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Inc
Delta Optoelectronics Inc
Original Assignee
Delta Optoelectronics Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Optoelectronics Inc filed Critical Delta Optoelectronics Inc
Priority to CN201410624407.1A priority Critical patent/CN105634310B/zh
Priority to TW104100663A priority patent/TWI535139B/zh
Priority to US14/927,495 priority patent/US9705419B2/en
Priority to JP2015217402A priority patent/JP6143829B2/ja
Priority to EP15193547.5A priority patent/EP3018816A3/en
Publication of CN105634310A publication Critical patent/CN105634310A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105634310B publication Critical patent/CN105634310B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H02J3/381—Dispersed generators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/539—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters with automatic control of output wave form or frequency
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/493—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode the static converters being arranged for operation in parallel

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明揭露一种控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路。逆变器控制装置包括：第一校正信号提供单元提供反映有功功率校正信号的信号；有功功率控制单元产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号；第二校正信号提供单元提供反映无功功率校正信号的信号；无功功率控制单元产生反映逆变器输出电压幅值的控制信号；处理单元接收反映逆变器输出电流的反馈信号、反映逆变器输出电压的反馈信号、反映逆变器输出电压相位的角度控制信号、反映逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生反映逆变器有功功率的信号、反映逆变器无功功率的信号以及电压指令信号。

Description

控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路
技术领域
本发明是有关于一种逆变器控制技术，且特别是有关于一种控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关电路。
背景技术
逆变器是一种基于电力电子技术的功率变换装置，通过适当的控制方式可将电能从直流转为交流或从交流转为直流。一般而言，逆变器包含了开关单元及滤波单元，前述开关单元将直流电压逆变成交流电压，而滤波单元则可接收开关单元的输出，并滤除其中的高频成分以产生所需要的交流电压，且滤波单元将上述交流电压输出至AC端口。但对于与马达或变压器绕组连接的逆变器也可以不包含上述滤波单元，因此上述开关单元输出的交流电压将直接输出至AC端口。
通常逆变器拓扑可为但不限于两电平三相桥式电路或多电平逆变电路，上述多电平逆变电路可为三电平中点钳位元逆变电路。此外，滤波单元可为但不限于L滤波器、LC滤波器或LCL滤波器等，因此，滤波单元亦可视实际需求而为其它更为复杂的滤波器结构。再者，上述逆变器可为但不限于三相系统或单相系统。
一般逆变器的操作方式如下所述。首先，逆变器的直流端口(DCport)接入到一直流形式的电源(例如电池、超级电容、或其他分散式发电单元经功率变换装置转换得到的直流电源)。随后，逆变器将接收到的直流电源经过开关网路的开关变换，再经过滤波单元进行滤波，输出至逆变器的交流端口(ACport)。此外，上述逆变器的交流端口经过开关和隔离变压器(可选的)等连接到本地负载(Load)和电网(Grid)，以构成微网(Micro-grid)系统。
微网系统中的逆变器可由单台或者多台并联组成。当逆变器不与电网连接时，微网系统处于独立运行状态，换言之，微网系统处于离网运行状态；当逆变器与电网连接时，微网系统处于并网运行状态。
关于并网运行模式，现行做法通常假定电网是一个理想的电压源，并控制逆变器以使其成一个与电网电压同步的受控电流源，此种逆变器可称为电流注入型逆变器。然而，当电网中这种电流注入型逆变器总体容量占比越来越大时，将对电网的稳定构成威胁，导致电网不再是一个理想电压源。另外，倘若并网点处于电网末梢或弱电网，则于控制现行电流注入型逆变器时，将会产生不稳定的现象。
关于独立运行模式，现行的电流注入型逆变器必然要切换到电压源控制，此作法将增加控制的复杂度，且在切换过程中，负载电压有可能发生波动甚至中断，严重影响供电品质。
由此可见，上述现有的方式，显然仍存在不便与缺陷，而有待改进。为了解决上述问题，相关领域莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来仍未发展出适当的解决方案。
发明内容
发明内容旨在提供本发明的简化摘要，以使阅读者对本发明具备基本的理解。此发明内容并非本发明的完整概述，且其用意并非在指出本发明实施例的重要/关键元件或界定本发明的范围。
本发明内容的一目的是在提供一种控制信号产生系统及其逆变器控制装置，借以改善先前技术的问题。
为达上述目的，本发明内容的一技术方案是关于一种逆变器控制装置，其包含一第一校正信号提供单元，用以接收一频率设定信号，并提供一反映有功功率校正信号的信号；一有功功率控制单元，用以接收该反映有功功率校正信号的信号、一有功功率设定信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号；一第二校正信号提供单元，用以接收一电压设定信号，并提供一反映无功功率校正信号的信号；一无功功率控制单元，用以接收该反映无功功率校正信号的信号、一无功功率设定信号及一反映逆变器无功功率的信号，以产生一反映逆变器输出电压幅值的控制信号，其中该反映逆变器输出电压幅值的控制信号为一电压幅值控制信号；以及一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、一反映逆变器输出电压的反馈信号、反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号、反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生反映该逆变器有功功率的信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
为达上述目的，本发明内容的另一技术方案是关于一种逆变器控制装置，其包含一有功功率控制单元，用以接收一有功功率设定信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号；一校正信号提供单元，用以接收一电压设定信号，并提供一反映无功功率校正信号的信号；一无功功率控制单元，用以接收该反映无功功率校正信号的信号、一无功功率设定信号及一反映逆变器无功功率的信号，以产生一反映逆变器输出电压幅值的控制信号，其中该反映逆变器输出电压幅值的控制信号为一电压幅值控制信号；以及一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、一反映逆变器输出电压的反馈信号、反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号、反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生反映该逆变器有功功率的信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
为达上述目的，本发明内容的另一技术方案是关于一种逆变器控制装置，其包含一第一校正信号提供单元，用以接收一频率设定信号，并提供一反映有功功率校正信号的信号；一有功功率控制单元，用以接收该反映有功功率校正信号的信号、一有功功率设定信号及一反映逆变器有功功率的虚拟转矩信号，以产生一反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号；一第二校正信号提供单元，用以接收一电压设定信号，并提供一反映无功功率校正信号的信号；一无功功率控制单元，用以接收该反映无功功率校正信号的信号、一无功功率设定信号及一反映逆变器无功功率的信号，以产生一反映逆变器输出电压幅值的控制信号，其中该反映逆变器输出电压幅值的控制信号为一虚拟励磁控制信号；以及一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、反映该逆变器输出电压相位的虚拟电机转子角度控制信号、反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生反映该逆变器有功功率的虚拟转矩信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
为达上述目的，本发明内容的又一技术方案是关于一种控制信号产生系统，其包含逆变器控制装置及脉冲宽度调变单元。脉冲宽度调变单元用以根据逆变器控制装置产生的电压指令信号以产生开关信号，并根据开关信号以控制逆变器中的多个开关元件。
为达上述目的，本发明内容的又一技术方案是关于一种有功功率控制电路，包含：一第一叠加单元，用以接收一有功功率设定信号、一反映有功功率校正信号的信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一加速度信号；一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号；一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；一第一调节单元，用以接收该第一频率控制信号和该第二频率控制信号以产生一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
为达上述目的，本发明内容的又一技术方案是关于一种有功功率控制电路，包含：一第一叠加单元，用以接收一有功功率设定信号、一反映有功功率校正信号的信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一加速度信号；一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号；一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号，并根据该频率前馈信号和该第一频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
为达上述目的，本发明内容的又一技术方案是关于一种有功功率控制电路，包含：一第一叠加单元，用以接收一有功功率设定信号、一反映有功功率校正信号的信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一加速度信号；一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号；一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号和该第一频率控制信号以产生一第三频率控制信号；一第三调节单元，用以接收该第二频率控制信号和该第三频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
为达上述目的，本发明内容的又一技术方案是关于一种无功功率控制电路，包含：一无功偏差产生单元，用以接收一无功功率设定信号、一反映逆变器无功功率的信号及一反映无功功率校正信号的信号，以产生一无功功率偏差信号；一电压调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的一第一幅值控制信号；以及一第四调节单元，用以接收一电压前馈信号和该第一幅值控制信号，输出反映该逆变器输出电压幅值的电压幅值控制信号。
为达上述目的，本发明内容的又一技术方案是关于一种无功功率控制电路，包含：一无功偏差产生单元，用以接收一无功功率设定信号、一反映逆变器无功功率的信号及一反映无功功率校正信号的信号，以产生一无功功率偏差信号；一励磁调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一励磁控制信号；以及一第五调节单元，用以接收一励磁前馈信号和该第一励磁控制信号，输出反映该逆变器输出电压幅值的虚拟励磁控制信号。
因此，根据本发明的技术内容，本发明实施例提出一种控制信号产生系统及其逆变器控制装置，属于电压源型并网技术，并采用受控电压源特性并网(类似于电力系统中的同步发电机)以与电网的电压和/或频率一并调节，从而提高电网的稳定性。此外，本发明实施例提出的控制信号产生系统及其逆变器控制装置可同时相容并网模式和独立模式，无须切换控制架构，且并离网切换过程中负载供电不受干扰，以实现电网与微网间的无缝切换。
在参阅下文实施方式后，本发明所属技术领域中具有通常知识者当可轻易了解本发明的基本精神及其他发明目的，以及本发明所采用的技术手段与实施方式。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1是依照本发明一实施例绘示一种逆变器控制装置的示意图；
图2是依照本发明另一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图3是依照本发明再一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图4(a)和图4(b)分别示出逆变器输出有功功率在不同下垂斜率参数时，未设置前馈计算单元与设有前馈计算单元时的动态响应曲线示意图；
图5是依照本发明又一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图6(a)和图6(b)分别示出当电网电压的频率发生波动时，未设置频率前馈单元与设有频率前馈单元时的逆变器有功功率的动态相应曲线示意图；
图7是依照本发明另一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图8(a)和图8(b)分别示出当电网电压的幅值发生波动时，未设置电压前馈单元(或励磁前馈单元)与设有电压前馈单元(或励磁前馈单元)时的逆变器无功功率的动态相应曲线示意图；
图9是依照本发明再一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图10是依照本发明又一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图11是依照本发明另一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图12是依照本发明再一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图13是依照本发明又一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图14是依照本发明另一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置的详细电路示意图；
图15是依照本发明再一实施例绘示一种逆变器控制装置的示意图；
图16是依照本发明又一实施例绘示一种逆变器控制装置的示意图；
图17是依照本发明另一实施例绘示一种逆变器控制装置的示意图；
图18是依照本发明再一实施例绘示一种逆变器控制装置的示意图；
图19是依照本发明又一实施例绘示一种逆变器控制装置的示意图；
图20是依照本发明一实施例绘示一种控制信号产生系统的示意图；
图21是依照本发明另一实施例绘示一种控制信号产生系统的示意图；
图22是依照本发明再一实施例绘示一种控制信号产生系统的示意图。
根据惯常的作业方式，图中各种特征与元件并未依比例绘制，其绘制方式是为了以最佳的方式呈现与本发明相关的具体特征与元件。此外，在不同附图间，以相同或相似的元件符号来指称相似的元件/部件。
具体实施方式
为了使本发明的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施方式与具体实施例提出了说明性的描述；但这并非实施或运用本发明具体实施例的唯一形式。实施方式中涵盖了多个具体实施例的特征以及用以建构与操作这些具体实施例的方法步骤与其顺序。然而，亦可利用其他具体实施例来达成相同或均等的功能与步骤顺序。
除非本说明书另有定义，此处所用的科学与技术词汇的含义与本发明所属技术领域中具有通常知识者所理解与惯用的意义相同。此外，在不和上下文冲突的情形下，本说明书所用的单数名词涵盖该名词的复数型；而所用的复数名词时亦涵盖该名词的单数型。
另外，关于本文中所使用的“耦接”，可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个元件相交互操作或动作。
为改善电网内电流注入型逆变器所占比例增加，而对电网稳定性构成威胁的状况，本发明提出一种控制信号产生系统及其逆变器控制装置，其属于电压源型并网技术，并采用受控电压源特性并网以与电网的电压和频率一并调节，从而提高电网的稳定性，说明如后。
图1是依照本发明一实施例绘示一种逆变器控制装置100的示意图。如图所示，逆变器控制装置100包含第一校正信号提供单元110、有功功率控制单元120、第二校正信号提供单元130、无功功率控制单元140及处理单元150。
于操作上，第一校正信号提供单元110用以接收频率设定信号ωset，并提供反映有功功率校正信号的信号ΔP。有功功率控制单元120用以接收反映有功功率校正信号的信号ΔP、有功功率设定信号Pset及反映逆变器有功功率信号的信号P，以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。第二校正信号提供单元130用以接收电压设定信号Vset，并提供反映无功功率校正信号的信号ΔQ。无功功率控制单元140用以接收反映无功功率校正信号的信号ΔQ、无功功率设定信号Qset及反映逆变器无功功率的信号Q，以产生反映逆变器输出电压幅值的控制信号E。处理单元150耦接至有功功率控制单元120与无功功率控制单元140，用以接收反映逆变器输出电流的反馈信号io、反映逆变器输出电压的反馈信号vo、反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe、反映逆变器输出电压幅值的控制信号E，以产生反映逆变器有功功率的信号P、反映逆变器无功功率的信号Q以及电压指令信号OUT。
通过上述操作方式，可使逆变器具备近似于同步发电机的特性，以与电网的电压和频率一并调节，而符合电力系统对于运行的要求，进而提高电网的稳定性。再者，采用逆变器控制装置可同时相容并网模式和独立模式，无须切换控制架构，且并离网切换过程中负载供电不受干扰，以实现电网与微网间的无缝切换。此外，采用逆变器控制装置较易于实现多台逆变器的并联运作。
本发明实施例的逆变器控制装置的解决问题的主要技术手段已说明如上，以下仅举几个实现逆变器控制装置的实施例，以使本发明更易于理解，然本发明并不以后续实施例为限，合先叙明。
图2是依照本发明另一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。对照图1所述的实施例，在本实施例中，反映逆变器有功功率信号的信号P为转矩信号Te，反映有功功率校正信号的信号ΔP为转矩校正信号ΔT。此外，有功功率控制单元120包含驱动转矩产生单元121、第一叠加单元122、第一积分单元1/(Js)及第二积分单元1/s。上述驱动转矩产生单元121用以接收有功功率设定信号Pset，并将有功功率设定信号Pset除以角频率信号ωn以产生驱动转矩指令信号Tm。第一叠加单元122用以接收驱动转矩指令信号Tm、转矩信号Te及转矩校正信号ΔT，以产生加速度信号Sa。第一积分单元1/(Js)用以接收加速度信号Sa以产生第一频率控制信号ω1。第二积分单元1/s用以接收第一频率控制信号ω1以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。
请一并参照图1及图2，在此例示性地对处理单元150的各项输出参数的计算方式进行说明。上述处理单元150的输出参数包含电压指令信号OUT、反映逆变器无功功率的信号Q及转矩信号Te。
首先，电压指令信号OUT的计算公式如下：
e*＝E∠θe…公式1
如公式1所示，处理单元150根据反映逆变器输出电压幅值的控制信号E和反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe以计算出电压指令信号OUT，此电压指令信号OUT可为交流电压指令信号e*。
其次，反映逆变器无功功率的信号Q的计算公式如下：
Q = v o ⊗ i o …公式2
如公式2所示，处理单元150根据反映逆变器输出电压的反馈信号vo和反映逆变器输出电流的反馈信号io的叉积以计算出反映逆变器无功功率的信号Q。
再者，于计算转矩信号Te之前，需先计算出反映逆变器有功功率的信号P，此反映逆变器有功功率的信号P的计算公式如下：
P＝vo·io…公式3
如公式3所示，处理单元150根据反映逆变器输出电压的反馈信号vo和反映逆变器输出电流的反馈信号io的点积以计算出反映逆变器有功功率的信号P。
另外，转矩信号Te的计算公式如下：
Te＝P/ωn…公式4
如公式4所示，处理单元150可将上述反映逆变器有功功率的信号P除以反映系统角频率的信号ωn得到反映逆变器有功功率的虚拟转矩信号Te。其中，上述角频率信号既可以用额定角频率，也可以用逆变器当前的输出角频率ωe。
如图2所示，第一校正信号提供单元110包含第一校正信号产生单元112及第一比例单元Dp。上述第一校正信号产生单元112用以接收第一频率控制信号ω1以及频率设定信号ωset，以产生频率偏差信号Sd。第一比例单元Dp用以接收频率偏差信号Sd以产生反映有功功率校正信号的信号ΔP的转矩校正信号ΔT。
请继续参阅图2，第二校正信号提供单元130包含幅值计算单元Mag、第二校正信号产生单元132及第二比例单元Dq。上述幅值计算单元Mag用以根据逆变器输出电压反馈信号Vf以计算幅值信号Vod。第二校正信号产生单元132用以接收并比较幅值信号Vod及电压设定信号Vset以产生电压偏差信号Sv。第二比例单元Dq用以接收电压偏差信号Sv以产生反映无功功率校正信号的信号ΔQ。
在一实施例中，逆变器控制装置100a还包含第一选择单元160和第二选择单元170。第一选择单元160用于选取反映逆变器额定输出电压的频率信号ωn或反映逆变器实际输出电压的频率信号ωmg以作为频率设定信号ωset。第二选择单元170用于选取反映逆变器额定输出电压的幅值信号Vn或反映逆变器实际输出电压的幅值信号Vo作为电压设定信号Vset。在另一实施例中，频率设定信号ωset为反映逆变器额定输出电压的频率信号ωn时，有功功率控制单元处于下垂控制模式(DroopOperationMode)。频率设定信号ωset为反映逆变器实际输出电压的频率信号ωmg时，有功功率控制单元处于功率给定控制模式(DemandOperationMode)。于再一实施例中，电压设定信号Vset为反映逆变器额定输出电压的幅值信号Vn时，无功功率控制单元处于下垂控制模式(DroopOperationMode)。电压设定信号Vset为反映逆变器实际输出电压的幅值信号Vo时，无功功率控制单元处于功率给定控制模式(DemandOperationMode)。本领域的技术人员应当理解，通过第一选择单元160可使有功功率控制单元处于下垂控制模式或功率给定控制模式，以及通过第二选择单元170可使无功功率控制单元处于下垂控制模式或功率给定控制模式，因此，在一些实施例中，可同时选择频率设定信号ωset以及电压设定信号Vset，使得逆变器的有功功率控制单元与无功功率控制单元处于下垂控制模式和功率给定控制模式的任意组合。
请参阅图2，无功功率控制单元140包含无功偏差产生单元142及电压调节单元1/(ks)。上述无功偏差产生单元142用以接收无功功率设定信号Qset、反映逆变器无功功率的信号Q及反映无功功率校正的信号ΔQ，以产生无功功率偏差信号。电压调节单元1/(ks)用以接收无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的控制信号E。在一实施例中，电压调节单元1/(ks)可以是积分单元或比例积分单元。
图3是依照本发明再一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。相较于图2所示的逆变器控制装置100a，在此的逆变器控制装置100b的有功功率控制单元120还包含前馈计算单元Gc、第一调节单元124。上述前馈计算单元Gc用以接收加速度信号Sa以产生第二频率控制信号Sf。第一调节单元124用以接收第一频率控制信号ω1和第二频率控制信号Sf以产生反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe。此外，第二积分单元1/s更用以根据反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe产生相位控制信号θe。
图4(a)和图4(b)分别示出逆变器输出有功功率在不同下垂斜率参数时，未设置前馈计算单元与设有前馈计算单元时的动态响应曲线示意图。在现有技术中，逆变器补偿有功功率输出的量受下垂斜率参数Dp的影响，通常可由用户设定，例如，Dp越大，相同频率偏差下补偿的有功功率越大。然而，该参数不但影响下垂斜率，而且影响到逆变器输出的有功功率的动态回应，通常Dp越大输出的有功功率追随有功功率给定Pset的回应越慢，如图4(a)所示，在第1秒，有功功率设定信号Pset发生阶跃，对应三种不同Dp的设定条件下，例如Dp3>Dp2>Dp1，逆变器有功功率P的回应时间Tp(定义为P第一次达到其稳态值的时间)分别为Tp3、Tp2、Tp1，且Tp3>Tp2>Tp1。当回应时间特别大时有可能无法满足系统对逆变器的动态指标要求，因此无法兼顾下垂斜率和动态回应的双重要求。相比之下，在上述图3所示的实施例中，在有功功率控制单元中引入前馈计算单元，让用户能够获得对下垂斜率和动态回应的独立控制。例如，不同的Dp参数设定下，输出的有功功率追随功率给定Pset的回应时间可保持一致，如图4(b)所示。在与图4(a)中相同Dp的设定条件下，图4(b)的逆变器有功功率P的回应时间Tp保持一致，即Tp1＝Tp2＝Tp3。
再次参照图3，本发明还揭露了一种有功功率控制电路。该有功功率控制电路包括一驱动转矩产生单元121、一第一叠加单元122、一第一积分单元1/(Js)、一前馈计算单元Gc、一第一调节单元124和一第二积分单元1/s。驱动转矩产生单元121用以接收一有功功率设定信号，并将该有功功率设定信号除以一角频率信号ωn以产生一转矩指令信号Tm。第一叠加单元122用以接收该转矩指令信号Tm、一转矩信号Te及一转矩校正信号ΔT，以产生一加速度信号Sa。第一积分单元1/(Js)用以接收该加速度信号Sa以产生一第一频率控制信号ω1。前馈计算单元Gc用以接收该加速度信号Sa以产生一第二频率控制信号Sf。第一调节单元124用以接收该第一频率控制信号ω1和该第二频率控制信号Sf以产生一反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe。第二积分单元1/s用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。
图5是依照本发明又一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。相较于图2所示的逆变器控制装置100a，在此的逆变器控制装置100c的有功功率控制单元120还包含第二调节单元126。上述第二调节单元126用以接收一频率前馈信号ωffd，并根据频率前馈信号ωffd和第一频率控制信号ω1以调节反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe。
图6(a)和图6(b)分别示出当电网电压的频率发生波动时，未设置频率前馈单元与设有频率前馈单元时的逆变器有功功率的动态相应曲线示意图。有功功率控制单元处于功率给定模式(DemandOperationMode)模式通常可以用于诸如可再生能源发电的最大功率点跟踪(MPPT)控制，从而最大化发电量，而此时要求逆变装置能稳定追踪上位控制系统下达的功率指令。但是，当电网电压的频率发生变动时，现有的控制装置输出的电流或有功功率将会偏离其指令，意味着不能很好地追踪最大功率点，甚至造成逆变器超载或过流故障停机。在上述图5的实施例中，在有功功率控制单元中引入频率前馈信号ωffd，能够使Demand控制模式对电网电压频率的波动具有很好的鲁棒性(或称为稳定性)。图6(a)和图6(b)为逆变器输出电流及有功功率在电网电压的频率变动时的动态回应,此时类比电网的频率分别阶跃1Hz，对于图6(a)未引入频率前馈信号的控制装置，其输出电流或有功功率随着电网频率的变动相应地发生了波动。例如，输出有功功率P随着电网频率ωg的跳变产生了相应的上下跳变；而对于图6(b)引入频率前馈信号的控制装置(即图5的实施例加入频率前馈信号ωffd)，虽然电网频率ωg发生了跳变，但输出有功功率P相比较于图6(a)基本没有跳变。有鉴于此，在有功功率控制单元中加入频率前馈信号，可使得逆变器的输出电流或有功功率不受电网电压频率变动的影响，仍能很好的追踪功率指令，进而使Demand控制模式对电网电压频率的波动具有很好的鲁棒性。
再次参照图5，本发明还揭露了一种有功功率控制电路。该有功功率控制电路包括一驱动转矩产生单元121、一第一叠加单元122、一第一积分单元1/(Js)、一第二调节单元126和一第二积分单元1/s。驱动转矩产生单元121用以接收一有功功率设定信号Pset，并将该有功功率设定信号Pset除以一角频率信号ωn以产生一转矩指令信号Tm。第一叠加单元122用以接收该转矩指令信号Tm、一转矩信号Te及一转矩校正信号ΔT，以产生一加速度信号Sa。第一积分单元1/(Js)用以接收该加速度信号Sa以产生一第一频率控制信号ω1。第二调节单元126用以接收一频率前馈信号ωffd，并根据该频率前馈信号ωffd和该第一频率控制信号ω1，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe。第二积分单元1/s用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。
图7是依照本发明另一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。相较于图2所示的逆变器控制装置100a，在此的逆变器控制装置100d的无功功率控制单元140还包含第三调节单元144，此第三调节单元144用以接收电压前馈信号Vffd，并根据电压前馈信号Vffd和无功功率偏差信号，以调节反映逆变器输出电压幅值的控制信号E。
图8(a)和图8(b)分别示出当电网电压的幅值发生波动时，未设置电压前馈单元与设有电压前馈单元时的逆变器无功功率的动态相应曲线示意图。无功功率控制单元处于Demand(DemandOperationMode)模式时，通常要求装置能稳定追踪上位控制系统下达的无功功率指令。但是，当电网电压的幅值发生变动时，现有的控制装置输出的电流或无功功率将会偏离其指令，甚至造成逆变器超载或过流故障停机。在上述图7的实施例中，在无功功率控制单元中引入电压前馈信号Vffd，能够使Demand控制模式对电网电压幅值的波动具有很好的鲁棒性(或称为稳定性)。图8(a)和图8(b)为逆变器输出电流及无功功率在电网电压幅值变动时的动态回应,此时类比电网的电压幅值分别阶跃10V，对于图8(a)未引入电压前馈信号的控制装置，其输出电流或无功功率随着电网电压幅值的变动相应地发生了波动，如图8(a)，输出无功功率Q随着电网电压的跳变产生了相应的上下跳变；而对于第8(b)图引入电压前馈信号的控制装置(即图7的实施例加入电压前馈信号Vffd)，虽然电网电压的幅值发生了跳变，但输出无功功率Q相比较于第8(a)图基本没有跳变。有鉴于此，在无功功率控制单元中加入电压前馈信号，可使得逆变器的输出电流或无功功率不受电网电压幅值变动的影响，仍能很好的追踪功率指令，进而使Demand控制模式对电网电压幅值的波动具有很好的鲁棒性。
再次参照图7，本发明还揭露了一种无功功率控制电路。该无功功率控制电路包括一无功偏差产生单元142、一电压调节单元1/(ks)和一第四调节单元144。无功偏差产生单元142用以接收一无功功率设定信号Qset、一反映逆变器无功功率的信号Q及一反映无功功率校正信号的信号ΔT，以产生一无功功率偏差信号。电压调节单元1/(ks)用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的一第一幅值控制信号E1。第四调节单元144用以接收一电压前馈信号Vffd和该第一幅值控制信号E1，输出反映该逆变器输出电压幅值的电压幅值控制信号E。
图9是依照本发明再一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。需说明的是，图9所示的逆变器控制装置100e是将图3、图5及图7所示的逆变器控制装置100b～100d进行整合。详细而言，图9的逆变器控制装置100e是将图3的前馈计算单元Gc技术、图5的频率前馈信号ωffd技术及图7的电压前馈信号Vffd技术进行整合，图9的逆变器控制装置100e的操作方式已揭露于图3～图8(b)的说明中，在此不作赘述。再者，本发明并不以图9所示的逆变器控制装置100e为限，其仅用以例示性地说明图3、图5及图7的各种前馈技术的全体整合模式。于实现本发明时，可依照实际需求以将图3、图5及图7的各种前馈技术的其中两者进行整合，例如将图3的前馈计算单元Gc技术及图5的频率前馈信号ωffd技术进行整合，或者将图3的前馈计算单元Gc技术及图7的电压前馈信号Vffd技术进行整合，抑或将图5的频率前馈信号ωffd技术及图7的电压前馈信号Vffd技术进行整合。
图10是依照本发明又一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。与图2不同的是，该逆变器控制装置100不需计算转矩信号，而是直接采用有功功率信号。对照图1所述的实施例，在本实施例中，逆变器控制装置100i的有功功率控制单元120包含叠加单元122、第三积分单元1/(Hs)及第二积分单元1/s。上述叠加单元122用以接收反映有功功率校正信号的信号ΔP、有功功率设定信号Pset及反映逆变器有功功率的信号P以产生加速度信号Sa。第三积分单元1/(Hs)用以接收加速度信号Sa以产生第三频率控制信号ω3。第二积分单元1/s用以接收第三频率控制信号ω3以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。
如图10所示，逆变器控制装置100i的第一校正信号提供单元110包含第一校正信号产生单元112及比例单元m’。在此，m’为反映有功功率-输出电压频率的下垂特性的比例单元增益。较佳地，当m’等于Dp*ωn，且H等于J*ωn时，图10与图2的有功功率控制单元是等效的。上述第一校正信号产生单元112用以接收第三频率控制信号ω3以及频率设定信号ωset以产生频率偏差信号Sd。比例单元m’用以接收频率偏差信号Sd以产生反映有功功率校正信号的信号ΔP。
图11是依照本发明另一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。相较于图10所示的逆变器控制装置100i，在此的逆变器控制装置100j的有功功率控制单元120还包含前馈计算单元Gc’及第六调节单元124。上述前馈计算单元Gc’用以接收加速度信号Sa以产生频率控制信号Sf。第六调节单元124用以接收频率控制信号Sf以及第三频率控制信号ω3以产生反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe。第二积分单元1/s接收反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。如前所述，在图11所示的实施例中，有功功率控制单元120中引入前馈计算单元Gc’，亦可让用户能够获得对下垂斜率和动态回应的独立控制。例如，不同的m’参数设定下，输出的有功功率追随功率给定Pset的回应时间可保持一致。
再次参照图11，本发明还揭露了一种有功功率控制电路120。该有功功率控制电路包括一第一叠加单元122、一第一积分单元1/(Hs)、一前馈计算单元Gc’、一第一调节单元124和一第二积分单元1/s。第一叠加单元122用以接收有功功率设定信号Pset、有功功率校正信号ΔP及有功功率信号P，以产生一加速度信号Sa。第一积分单元1/(Hs)用以接收该加速度信号Sa以产生一第三频率控制信号ω3。前馈计算单元Gc用以接收该加速度信号Sa以产生一第二频率控制信号Sf。第一调节单元124用以接收该第三频率控制信号ω3和该第二频率控制信号Sf以产生一反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe。第二积分单元1/s用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。相较于图3，图12的有功功率控制电路无需将有功功率相关的设定信号和校正信号进行驱动转矩转换，而是直接透过第一叠加单元122接收有功功率设定信号Pset、有功功率校正信号ΔP及有功功率信号P从而产生加速度信号Sa。
图12是依照本发明再一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。相较于图10所示的逆变器控制装置100i，在此的逆变器控制装置100k的有功功率控制单元120还包含第七调节单元126。前述第七调节单元126用以接收频率前馈信号ωffd，并根据频率前馈信号ωffd和第三频率控制信号ω3以输出反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe。第二积分单元1/s接收反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。如前所述，在图12所示的实施例中，有功功率控制单元中加入频率前馈信号ωffd，可使得逆变器的输出电流或有功功率不受电网电压频率变动的影响，仍能很好的追踪功率指令，进而使Demand控制模式对电网电压频率的波动具有很好的鲁棒性。类似于图11，在该实施例中，有功功率控制电路120中的第一叠加单元122直接接收有功功率设定信号Pset、有功功率校正信号ΔP及有功功率信号P，从而产生一加速度信号Sa，而无需进行驱动转矩的中间变换。
图13是依照本发明又一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。需说明的是，图13所示的逆变器控制装置100l是将图11～图12所示的逆变器控制装置100j～100k进行整合。详细而言，图13的逆变器控制装置100l是将图11的前馈计算单元Gc’技术及图12的频率前馈信号ωffd技术进行整合，图13的逆变器控制装置100l的操作方式已揭露于图11～图12的说明中，在此不作赘述。
图14是依照本发明另一实施例绘示一种如图1所示的逆变器控制装置100的详细电路示意图。相较于图13所示的逆变器控制装置100l，在此的逆变器控制装置100m的无功功率控制单元140的无功偏差产生单元142及电压调节单元1/(ks)之外，还包含第三调节单元144。上述无功偏差产生单元142用以接收无功功率设定信号Qset、反映逆变器无功功率的信号Q及反映无功功率校正信号的信号ΔQ，以产生无功功率偏差信号。电压调节单元1/(ks)用以接收无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一幅值控制信号。第四调节单元144用以接收电压前馈信号Vffd，并根据电压前馈信号Vffd和来自电压调节单元1/(ks)的第一幅值控制信号，输出电压幅值控制信号E。
图15是依照本发明再一实施例绘示一种逆变器控制装置100n的示意图。如图所示，逆变器控制装置100n包含有功功率控制单元120、校正信号提供单元130、无功功率控制单元140及处理单元150。此外，有功功率控制单元120包含叠加单元122、比例单元m、滤波单元、调节单元126及积分单元1/s。在一实施例中，上述滤波单元可为低通滤波器1/(τfs+1)，且低通滤波器的时间常数为τf。
于操作上，叠加单元122用以接收有功功率设定信号Pset及反映逆变器有功功率的信号P以产生加速度信号。比例单元m具有用以反映逆变器有功功率下垂特性的第一比例增益，比例单元m用以接收加速度信号，并输出与所述加速度信号相对应的频率信号。低通滤波器1/(τfs+1)与比例单元m串接并用以将所述频率信号进行滤波处理，得到第一频率控制信号。调节单元126用以接收第一频率控制信号和频率设定信号ωset以产生第二频率控制信号ωe。积分单元1/s用以接收第二频率控制信号ωe以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。
此外，校正信号提供单元130用以接收电压设定信号Vset，并提供反映无功功率校正信号的信号ΔQ。无功功率控制单元140用以接收反映无功功率校正信号的信号ΔQ、无功功率设定信号Qset及反映逆变器无功功率的信号Q，以产生反映逆变器输出电压幅值的控制信号E。处理单元150耦接至有功功率控制单元120与无功功率控制单元140，此处理单元150用以接收反映逆变器输出电流的反馈信号io、反映逆变器输出电压的反馈信号vo、反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe、反映逆变器输出电压幅值的控制信号E，以产生反映逆变器有功功率的信号P、反映逆变器无功功率的信号Q以及电压指令信号OUT。需说明的是，图15的逆变器控制装置100n的第一选择单元160、第二选择单元170、校正信号提供单元130及无功功率控制单元140的内部配置及其操作方式，皆类似于图2的逆变器控制装置100a，为使本发明说明简洁，在此不作赘述。
图16是依照本发明又一实施例绘示一种逆变器控制装置100o的示意图。如图所示，逆变器控制装置100o包含频率设定信号产生单元110、有功功率控制单元120、校正信号提供单元130、无功功率控制单元140及处理单元150。此外，有功功率控制单元120包含叠加单元122、比例单元m、滤波单元、调节单元126及积分单元1/s。在一实施例中，滤波单元可为超前滞后校正单元(τcs+1)/(τfs+1)，且超前滞后校正单元的极点为1/τf，零点为1/τc。
于操作上，叠加单元122用以接收有功功率设定信号Pset及反映逆变器有功功率的信号P以产生加速度信号。比例单元m具有用以反映逆变器有功功率下垂特性的第一比例增益，比例单元m用以接收加速度信号，并输出与所述加速度信号相对应的频率信号。超前滞后校正单元(τcs+1)/(τfs+1)与比例单元m串接并将所述频率信号进行滤波处理，得到第一频率控制信号。调节单元126用以接收第一频率控制信号和频率设定信号ωset以产生第二频率控制信号ωe。积分单元1/s用以接收第二频率控制信号ωe以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe。
再者，校正信号提供单元130用以接收电压设定信号Vset，并提供反映无功功率校正信号的信号ΔQ。无功功率控制单元140用以接收反映无功功率校正信号的信号ΔQ、无功功率设定信号Qset及反映逆变器无功功率的信号Q，以产生反映逆变器输出电压幅值的控制信号E。处理单元150耦接至有功功率控制单元120与无功功率控制单元140，此处理单元150用以接收反映逆变器输出电流的反馈信号io、反映逆变器输出电压的反馈信号vo、反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θe、反映逆变器输出电压幅值的控制信号E，以产生反映逆变器有功功率的信号P、反映逆变器无功功率的信号Q以及电压指令信号OUT。需说明的是，图16的逆变器控制装置100o的第一选择单元160、第二选择单元170、校正信号提供单元130及无功功率控制单元140的内部配置及其操作方式，皆类似于图2的逆变器控制装置100a，为使本发明说明简洁，在此不作赘述。
图17是依照本发明另一实施例绘示一种逆变器控制装置100f的示意图。如图所示，逆变器控制装置100f包含第一校正信号提供单元110、有功功率控制单元120、第二校正信号提供单元130、无功功率控制单元140及处理单元150。于操作上，第一校正信号提供单元110用以提供反映有功功率校正信号的信号ΔP。有功功率控制单元120用以接收并计算反映有功功率校正信号的信号ΔP、有功功率设定信号Pset及反映逆变器有功功率信号的信号P，以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θr。第二校正信号提供单元130用以提供反映无功功率校正信号的信号ΔQ。无功功率控制单元140用以接收并计算反映无功功率校正信号的信号ΔQ、无功功率设定信号Qset及反映逆变器无功功率的信号Q，以产生虚拟励磁控制信号Ψf。处理单元150耦接至有功功率控制单元120与无功功率控制单元140，此处理单元150用以接收并计算反映逆变器输出电流的反馈信号io、反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θr、虚拟励磁控制信号Ψf，以产生反映逆变器有功功率信号的信号P、反映逆变器无功功率的信号Q以及电压指令信号OUT。
请参阅图17，在一实施例中，无功功率控制单元140包含无功偏差产生单元142及励磁调节单元1/(kfs)。无功偏差产生单元142用以接收反映无功功率校正信号的信号ΔQ、无功功率设定信号Qset及反映逆变器无功功率的信号Q，以产生无功功率偏差信号。励磁调节单元(可为积分或比例积分)1/(kfs)用以接收无功功率偏差信号以产生虚拟励磁控制信号Ψf。
请参阅图17，在另一实施例中，反映逆变器有功功率信号的信号P为虚拟转矩信号Te，反映有功功率校正信号的信号ΔP为转矩校正信号ΔT。上述有功功率控制单元120包含驱动转矩产生单元1/ωn、叠加单元122、第二积分单元1/(Js)及第三积分单元1/s。于操作上，驱动转矩产生单元1/ωn用以接收有功功率设定信号Pset，并将有功功率设定信号Pset除以角频率信号ωn以产生驱动转矩信号Tm。叠加单元122用以接收并计算驱动转矩信号Tm、转矩信号Te及转矩校正信号ΔT以产生加速度信号Sa。第二积分单元1/(Js)用以接收并积分加速度信号Sa以产生角频率控制信号ωr。第三积分单元1/s用以接收并积分角频率控制信号ωr以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θr。
请参照图17，在此例示性地对处理单元150的各项输出参数的计算方式进行说明。上述处理单元150的输出参数包含电压指令信号OUT、转矩信号Te及反映逆变器无功功率的信号Q。
首先，电压指令信号OUT的计算公式如下：
e*＝ωnψf∠(θr+π/2)…公式5
如公式5所示，处理单元150根据反映系统角频率的信号ωn、反映逆变器输出电压幅值的虚拟励磁控制信号ψf和反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θr以计算出电压指令信号OUT，此电压指令信号OUT可为交流电压指令信号e*。其中，反映系统角频率的信号ωn既可以用额定角频率，也可以用反映逆变器当前的输出角频率的控制信号ωr。
其次，转矩信号Te的计算公式如下：
…公式6
如公式6所示，处理单元150根据反映逆变器输出电流的反馈信号io和虚拟励磁控制信号的叉积以计算出反映逆变器有功功率的虚拟转矩信号Te。其中，
再者，反映逆变器无功功率的信号Q的计算公式如下：
Q = e * ⊗ i o …公式7
如公式7所示，处理单元150根据交流电压指令信号e*和反映逆变器输出电流的回馈信号io的叉积以计算出反映逆变器无功功率的信号Q。
请参阅图17，在又一实施例中，有功功率控制单元120还包含前馈计算单元Gc及第二调节单元124。前馈计算单元Gc用以接收并计算加速度信号Sa以产生频率控制信号Sf。第二调节单元124用以接收频率控制信号Sf以调节角频率控制信号ωr及反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θr。
请参阅图17，于再一实施例中，第一校正信号提供单元110包含第一校正信号产生单元112及第一比例单元Dp。第一校正信号产生单元112用以接收并计算角频率控制信号ωr以及频率设定信号ωset以产生频率偏差信号Sd。第一比例单元Dp用以接收并计算频率偏差信号Sd以产生转矩校正信号ΔT。
请参阅图17，在另一实施例中，第二校正信号提供单元130包含幅值计算单元Mag、第二校正信号产生单元132及第二比例单元Dq。幅值计算单元Mag用以根据逆变器输出电压反馈信号Vf以计算幅值信号Vod。第二校正信号产生单元132用以接收并比较幅值信号Vod及电压设定信号Vset以产生电压偏差信号Sv。第二比例单元Dq用以接收并计算电压偏差信号Sv以产生反映无功功率校正信号的信号ΔQ。
图18是依照本发明再一实施例绘示一种逆变器控制装置100g的示意图。相较于图17所示的逆变器控制装置100f，在此的逆变器控制装置100g的有功功率控制单元120未包含前馈计算单元Gc及第二调节单元124，而是包含第一调节单元126。此第一调节单元126用以接收频率前馈信号ωffd以调节角频率控制信号ωr，并通过积分单元1/s输出反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θr。
图19是依照本发明又一实施例绘示一种逆变器控制装置100h的示意图。需说明的是，图19所示的逆变器控制装置100h是将图17～图18所示的逆变器控制装置100f～100g进行整合。详细而言，图19的逆变器控制装置100h是将图17的前馈计算单元Gc技术及图18的频率前馈信号ωffd技术进行整合。如图19所示，逆变器控制装置100h的有功功率控制单元120还包含第一调节单元126、前馈计算单元Gc及第二调节单元124。第一调节单元126用以接收频率前馈信号ωffd和积分单元1/Js输出的第一频率控制信号以产生一第三频率控制信号。前馈计算单元Gc用以接收并计算加速度信号Sa以产生频率控制信号Sf。第二调节单元124用以接收频率控制信号Sf和第三频率控制信号，输出反映逆变器输出电压频率的控制信号ωr。积分单元1/s接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号，以产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号θr。
请参阅图19，在此的逆变器控制装置100h的无功功率控制单元140还包含第三调节单元148，此第三调节单元148用以接收励磁前馈信号Ψffd，并根据励磁前馈信号Ψffd和无功功率偏差信号，以调节虚拟励磁控制信号Ψf。类似于图7所示的电压前馈技术原理，当无功功率控制单元处于Demand(DemandOperationMode)模式时，通常要求装置能稳定追踪上位控制系统下达的无功功率指令。但是，当电网电压的幅值发生变动时，现有的控制装置输出的电流或无功功率将会偏离其指令，甚至造成逆变器超载或过流故障停机。在上述图19的实施例中，在无功功率控制单元中引入励磁前馈信号Ψffd，能够使Demand控制模式对电网电压幅值的波动具有很好的鲁棒性(或称为稳定性)。未采用励磁前馈信号与采用励磁前馈信号时的逆变器无功功率的动态相应曲线请参阅图8(a)和图8(b)，其结果的描述请一并参阅图8(a)和图8(b)的说明，在此不作赘述。有鉴于此，在无功功率控制单元中加入励磁前馈信号Ψffd，可使得逆变器的输出电流或无功功率不受电网电压幅值变动的影响，仍能很好的追踪功率指令，进而使Demand控制模式对电网电压幅值的波动具有很好的鲁棒性。
图20是依照本发明一实施例绘示一种控制信号产生系统200的示意图。如图所示，控制信号产生系统200包含逆变器控制装置210及脉冲宽度调变单元220，此逆变器控制装置210可为上述各实施例所述的逆变器控制装置100～100o。于操作上，脉冲宽度调变单元220用以根据逆变器控制装置210产生的电压指令信号OUT以产生开关信号SW，并根据开关信号SW以控制逆变器中的多个开关元件。
图21是依照本发明另一实施例绘示一种控制信号产生系统200a的示意图。相较于图20所示的控制信号产生系统200，在此的控制信号产生系统200a还包含电压控制单元230。于操作上，电压控制单元230用以接收逆变器控制装置210的电压指令信号OUT及反映逆变器输出电压的反馈信号vo，并根据电压指令信号OUT及反映逆变器输出电压的反馈信号vo以进行闭环控制而产生第一电压指令信号OUT1。脉冲宽度调变单元220根据第一电压指令信号OUT1以产生开关信号SW，并根据开关信号SW以控制逆变器中的该些开关元件。
图22是依照本发明再一实施例绘示一种控制信号产生系统200b的示意图。相较于图21所示的控制信号产生系统200a，在此的控制信号产生系统200b还包含调节单元240，此调节单元240用以接收电压指令信号OUT以调节第一电压指令信号OUT1而产生第二电压指令信号OUT2。
由上述本发明实施方式可知，应用本发明具有下列优点。本发明实施例通过提供一种控制信号产生系统及其逆变器控制装置，属于电压源型并网技术，并采用受控电压源特性并网(类似于电力系统中的同步发电机)以与电网的电压和频率一并调节，从而提高电网的稳定性。此外，本发明实施例提出的控制信号产生系统及其逆变器控制装置可同时相容并网模式和独立模式，无须切换控制架构，且并离网切换过程中负载供电不受干扰，以实现电网与微网间的无缝切换。
虽然上文实施方式中揭露了本发明的具体实施例，然其并非用以限定本发明，本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不悖离本发明的原理与精神的情形下，当可对其进行各种更动与修饰，因此本发明的保护范围当以附随权利要求书所界定的范围为准。

Claims (59)

1.一种逆变器控制装置，其特征在于，包含：
一第一校正信号提供单元，用以接收一频率设定信号，并提供一反映有功功率校正信号的信号；
一有功功率控制单元，用以接收该反映有功功率校正信号的信号、一有功功率设定信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号；
一第二校正信号提供单元，用以接收一电压设定信号，并提供一反映无功功率校正信号的信号；
一无功功率控制单元，用以接收该反映无功功率校正信号的信号、一无功功率设定信号及一反映逆变器无功功率的信号，以产生一反映逆变器输出电压幅值的控制信号，其中该反映逆变器输出电压幅值的控制信号为一电压幅值控制信号；以及
一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、一反映逆变器输出电压的反馈信号、反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号、反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生反映该逆变器有功功率的信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
2.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，反映该逆变器有功功率的信号为一转矩信号，反映该有功功率校正信号的信号为一转矩校正信号，其中该有功功率控制单元包含：
一驱动转矩产生单元，用以接收该有功功率设定信号，并将该有功功率设定信号除以一角频率信号以产生一转矩指令信号；
一第一叠加单元，用以接收该转矩指令信号、该转矩信号及该转矩校正信号，以产生一加速度信号；
一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号。
3.根据权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一第二积分单元，用以接收该第一频率控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
4.根据权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第一调节单元，用以接收该第一频率控制信号和该第二频率控制信号以产生一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
5.根据权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号，并根据该频率前馈信号和该第一频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
6.根据权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号和该第一频率控制信号以产生一第三频率控制信号；
一第三调节单元，用以接收该第二频率控制信号和该第三频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
7.根据权利要求4至6中任意一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，该无功功率控制单元包含：
一无功偏差产生单元，用以接收该无功功率设定信号、该反映逆变器无功功率的信号及该反映无功功率校正信号的信号，以产生一无功功率偏差信号；
一电压调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一幅值控制信号；以及
一第四调节单元，用以接收一电压前馈信号，并根据该电压前馈信号和该第一幅值控制信号，输出该电压幅值控制信号。
8.根据权利要求2所述的逆变器控制装置，其特征在于，该第一校正信号提供单元包含：
一第一校正信号产生单元，用以接收一第一频率控制信号以及该频率设定信号，以产生一频率偏差信号；以及
一第一比例单元，用以接收该频率偏差信号以产生反映该有功功率校正信号的一转矩校正信号。
9.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元包含：
一第二叠加单元，用以接收该有功功率校正信号、该有功功率设定信号及该逆变器有功功率以产生一加速度信号；
一第三积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第三频率控制信号。
10.根据权利要求9所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一第二积分单元，用以接收该第三频率控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
11.根据权利要求9所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第六调节单元，用以接收该第三频率控制信号和该第二频率控制信号以产生一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
12.根据权利要求9所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一第七调节单元，用以接收一频率前馈信号，并根据该频率前馈信号和该第三频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
13.根据权利要求9所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第七调节单元，用以接收一频率前馈信号和该第三频率控制信号以产生一第四频率控制信号；
一第八调节单元，用以接收该第二频率控制信号和该第四频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
14.根据权利要求11至13中任意一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，该无功功率控制单元包含：
一无功偏差产生单元，用以接收该无功功率设定信号、该反映逆变器无功功率的信号及该反映无功功率校正信号的信号，以产生一无功功率偏差信号；
一电压调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一幅值控制信号；以及
一第四调节单元，用以接收一电压前馈信号，并根据该电压前馈信号和该第一幅值控制信号，输出该电压幅值控制信号。
15.根据权利要求9所述的逆变器控制装置，其特征在于，该第一校正信号提供单元包含：
一第一校正信号产生单元，用以接收该第三频率控制信号以及该频率设定信号以产生一频率偏差信号；以及
一第三比例单元，用以接收该频率偏差信号以产生该有功功率校正信号。
16.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，该第二校正信号提供单元包含：
一幅值计算单元，用以根据一逆变器输出电压反馈信号以计算一幅值信号；
一第二校正信号产生单元，用以接收并比较该幅值信号及该电压设定信号以产生一电压偏差信号；以及
一第二比例单元，用以接收该电压偏差信号以产生该无功功率校正信号。
17.根据权利要求1所述的逆变器控制装置，其特征在于，还包含一第一选择单元和一第二选择单元，其中该第一选择单元用于选取一反映逆变器额定输出电压的频率信号或一反映逆变器实际输出电压的频率信号作为该频率设定信号；其中该第二选择单元用于选取一反映逆变器额定输出电压的幅值信号或一反映逆变器实际输出电压的幅值信号作为该电压设定信号。
18.根据权利要求17所述的逆变器控制装置，其特征在于，该频率设定信号为反映逆变器额定输出电压的频率信号时，该有功功率控制单元处于下垂控制模式；其中该频率设定信号为反映逆变器实际输出电压的频率信号时，该有功功率控制单元处于功率给定控制模式。
19.根据权利要求17所述的逆变器控制装置，其特征在于，该电压设定信号为反映逆变器额定输出电压的幅值信号时，该无功功率控制单元处于下垂控制模式；其中该电压设定信号为反映逆变器实际输出电压的幅值信号时，该无功功率控制单元处于功率给定控制模式。
20.一种逆变器控制装置，其特征在于，包含：
一有功功率控制单元，用以接收一有功功率设定信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号；
一校正信号提供单元，用以接收一电压设定信号，并提供一反映无功功率校正信号的信号；
一无功功率控制单元，用以接收该反映无功功率校正信号的信号、一无功功率设定信号及一反映逆变器无功功率的信号，以产生一反映逆变器输出电压幅值的控制信号，其中该反映逆变器输出电压幅值的控制信号为一电压幅值控制信号；以及
一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、一反映逆变器输出电压的反馈信号、反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号、反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生反映该逆变器有功功率的信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
21.根据权利要求20所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元包括：
一叠加单元，用以接收该有功功率设定信号及该逆变器有功功率以产生一加速度信号；
一第一比例单元，具有用以反映该逆变器有功功率下垂特性的一第一比例增益，该第一比例单元用以接收该加速度信号，并输出与所述加速度信号相对应的频率信号；
一滤波单元，与所述比例单元串接，用以将所述频率信号进行滤波处理，得到一第一频率控制信号；
一第一调节单元，用以接收该第一频率控制信号和该频率设定信号以产生一第二频率控制信号；以及
一积分单元，用以接收该第二频率控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
22.根据权利要求21所述的逆变器控制装置，其特征在于，该滤波单元为一低通滤波器，且该低通滤波器的时间常数为τf。
23.根据权利要求21所述的逆变器控制装置，其特征在于，该滤波单元为一超前滞后校正单元，且该超前滞后校正单元的极点为1/τf，零点为1/τc。
24.根据权利要求20所述的逆变器控制装置，其特征在于，该无功功率控制单元包含：
一无功偏差产生单元，用以接收该无功功率设定信号、该逆变器无功功率信号及该无功功率校正信号，以产生一无功功率偏差信号；
一电压调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生该电压幅值控制信号。
25.根据权利要求20所述的逆变器控制装置，其特征在于，该无功功率控制单元包含：
一无功偏差产生单元，用以接收该无功功率设定信号、该逆变器无功功率信号及该无功功率校正信号，以产生一无功功率偏差信号；
一电压调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一幅值控制信号；以及
一第二调节单元，用以接收一电压前馈信号，并根据该电压前馈信号和该第一幅值控制信号，输出该电压幅值控制信号。
26.根据权利要求20所述的逆变器控制装置，其特征在于，该校正信号提供单元包含：
一幅值计算单元，用以根据一逆变器输出电压反馈信号以计算一幅值信号；
一校正信号产生单元，用以接收并比较该幅值信号及该电压设定信号以产生一电压偏差信号；以及
一第二比例单元，用以接收该电压偏差信号以产生该无功功率校正信号。
27.根据权利要求20所述的逆变器控制装置，其特征在于，还包含一第一选择单元和一第二选择单元，其中该第一选择单元用于选取一反映逆变器额定输出电压的频率信号或一反映逆变器实际输出电压的频率信号作为该频率设定信号；其中该第二选择单元用于选取一反映逆变器额定输出电压的幅值信号或一反映逆变器实际输出电压的幅值信号作为该电压设定信号。
28.根据权利要求27所述的逆变器控制装置，其特征在于，该频率设定信号为反映逆变器额定输出电压的频率信号时，该有功功率控制单元处于下垂控制模式；其中该频率设定信号为反映逆变器实际输出电压的频率信号时，该有功功率控制单元处于功率给定控制模式。
29.根据权利要求27所述的逆变器控制装置，其特征在于，该电压设定信号为反映逆变器额定输出电压的幅值信号时，该无功功率控制单元处于下垂控制模式；其中该电压设定信号为反映逆变器实际输出电压的幅值信号时，该无功功率控制单元处于功率给定控制模式。
30.一种逆变器控制装置，其特征在于，包含：
一第一校正信号提供单元，用以接收一频率设定信号，并提供一反映有功功率校正信号的信号；
一有功功率控制单元，用以接收该反映有功功率校正信号的信号、一有功功率设定信号及一反映逆变器有功功率的虚拟转矩信号，以产生一反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号；
一第二校正信号提供单元，用以接收一电压设定信号，并提供一反映无功功率校正信号的信号；
一无功功率控制单元，用以接收该反映无功功率校正信号的信号、一无功功率设定信号及一反映逆变器无功功率的信号，以产生一反映逆变器输出电压幅值的控制信号，其中该反映逆变器输出电压幅值的控制信号为一虚拟励磁控制信号；以及
一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、反映该逆变器输出电压相位的虚拟电机转子角度控制信号、反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生反映该逆变器有功功率的虚拟转矩信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
31.根据权利要求30所述的逆变器控制装置，其特征在于，该无功功率控制单元包含：
一无功偏差产生单元，用以接收该无功功率设定信号、该逆变器无功功率信号及该无功功率校正信号，以产生一无功功率偏差信号；
一励磁调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一励磁控制信号；以及
一第五调节单元，用以接收一励磁前馈信号，并根据该励磁前馈信号和该第一励磁控制信号，输出该虚拟励磁控制信号。
32.根据权利要求30所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元包含：
一驱动转矩产生单元，用以接收该有功功率设定信号，并将该有功功率设定信号除以一角频率信号以产生一转矩指令信号；
一第一叠加单元，用以接收该转矩指令信号、该反映逆变器有功功率的虚拟转矩信号及该反映有功功率校正信号的信号，以产生一加速度信号；
一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号。
33.根据权利要求32所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一第二积分单元，用以接收该第一频率控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的虚拟电机转子角度控制信号。
34.根据权利要求32所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第一调节单元，用以接收该第一频率控制信号和该第二频率控制信号以产生一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的虚拟电机转子角度控制信号。
35.根据权利要求32所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号，并根据该频率前馈信号和该第一频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的虚拟电机转子角度控制信号。
36.根据权利要求32所述的逆变器控制装置，其特征在于，该有功功率控制单元还包含：
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号和该第一频率控制信号以产生一第三频率控制信号；
一第三调节单元，用以接收该第二频率控制信号和该第三频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的虚拟电机转子角度控制信号。
37.根据权利要求34至36中任意一项所述的逆变器控制装置，其特征在于，该无功功率控制单元包含：
一无功偏差产生单元，用以接收该无功功率设定信号、该反映逆变器无功功率的信号及该反映无功功率校正信号的信号，以产生一无功功率偏差信号；
一励磁调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一励磁控制信号；以及
一第五调节单元，用以接收一励磁前馈信号，并根据该励磁前馈信号和该第一励磁控制信号，输出该虚拟励磁控制信号。
38.根据权利要求32所述的逆变器控制装置，其特征在于，该第一校正信号提供单元包含：
一第一校正信号产生单元，用以接收一第一频率控制信号以及该频率设定信号，以产生一频率偏差信号；以及
一第一比例单元，用以接收该频率偏差信号以产生反映该有功功率校正信号的一转矩校正信号。
39.根据权利要求30所述的逆变器控制装置，其特征在于，还包含一第一选择单元和一第二选择单元，其中该第一选择单元用于选取一反映逆变器额定输出电压的频率信号或一反映逆变器实际输出电压的频率信号作为该频率设定信号；其中该第二选择单元用于选取一反映逆变器额定输出电压的幅值信号或一反映逆变器实际输出电压的幅值信号作为该电压设定信号。
40.根据权利要求39所述的逆变器控制装置，其特征在于，该频率设定信号为反映逆变器额定输出电压的频率信号时，该有功功率控制单元处于下垂控制模式；其中该频率设定信号为反映逆变器实际输出电压的频率信号时，该有功功率控制单元处于功率给定控制模式。
41.根据权利要求39所述的逆变器控制装置，其特征在于，该电压设定信号为反映逆变器额定输出电压的幅值信号时，该无功功率控制单元处于下垂控制模式；其中该电压设定信号为反映逆变器实际输出电压的幅值信号时，该无功功率控制单元处于功率给定控制模式。
42.一种控制信号产生系统，其特征在于，包含：
如权利要求1、20和30中任意一项所述的逆变器控制装置；以及
一脉冲宽度调变单元，用以根据该逆变器控制装置产生的电压指令信号以产生一开关信号，并根据该开关信号以控制一逆变器中的多个开关元件。
43.根据权利要求42所述的控制信号产生系统，其特征在于，还包含：
一电压控制单元，用以接收该逆变器控制装置的电压指令信号及反映逆变器输出电压的反馈信号，并根据该电压指令信号及该反映逆变器输出电压的反馈信号以进行闭环控制而产生一第一电压指令信号；
其中该脉冲宽度调变单元根据该第一电压指令信号以产生该开关信号，并根据该开关信号以控制该逆变器中的该些开关元件。
44.根据权利要求43所述的控制信号产生系统，其特征在于，还包含：
一调节单元，用以接收该电压指令信号及该第一电压指令信号以产生一第二电压指令信号；
其中该脉冲宽度调变单元根据该第二电压指令信号以产生该开关信号，并根据该开关信号以控制该逆变器中的该些开关元件。
45.一种有功功率控制电路，其特征在于，包含：
一第一叠加单元，用以接收一有功功率设定信号、一反映有功功率校正信号的信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一加速度信号；
一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号；
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第一调节单元，用以接收该第一频率控制信号和该第二频率控制信号以产生一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
46.一种有功功率控制电路，其特征在于，包含：
一第一叠加单元，用以接收一有功功率设定信号、一反映有功功率校正信号的信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一加速度信号；
一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号；
一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号，并根据该频率前馈信号和该第一频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
47.一种有功功率控制电路，其特征在于，包含：
一第一叠加单元，用以接收一有功功率设定信号、一反映有功功率校正信号的信号及一反映逆变器有功功率的信号，以产生一加速度信号；
一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号；
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号和该第一频率控制信号以产生一第三频率控制信号；
一第三调节单元，用以接收该第二频率控制信号和该第三频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
48.根据权利要求45至47任意一项所述的有功功率控制电路，其特征在于，反映逆变器有功功率的信号为一转矩信号，反映有功功率校正信号的信号为一转矩校正信号，该有功功率控制单元还包含：
一驱动转矩产生单元，用以接收该有功功率设定信号，并将该有功功率设定信号除以一角频率信号以产生一转矩指令信号，
其中该第一叠加单元用以接收该转矩指令信号、该转矩信号及该转矩校正信号，以产生一加速度信号。
49.根据权利要求45至47任意一项所述的有功功率控制电路，其特征在于，还包含：
一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、一反映逆变器输出电压的反馈信号、反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号、一反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生反映该逆变器有功功率的信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
50.根据权利要求49所述的有功功率控制电路，其特征在于，还包含一无功功率控制单元，包含：
一无功偏差产生单元，用以接收一无功功率设定信号、该反映逆变器无功功率的信号及一反映无功功率校正信号的信号，以产生一无功功率偏差信号；
一电压调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一幅值控制信号；以及
一第四调节单元，用以接收一电压前馈信号，并根据该电压前馈信号和该第一幅值控制信号，输出反映该逆变器输出电压幅值的电压幅值控制信号。
51.根据权利要求45至47任意一项所述的有功功率控制电路，其特征在于，还包含：
一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号、一反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生反映该逆变器有功功率的信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
52.根据权利要求51所述的有功功率控制电路，其特征在于，还包含一无功功率控制单元，包含：
一无功偏差产生单元，用以接收一无功功率设定信号、该反映逆变器无功功率的信号及一反映无功功率校正信号的信号，以产生一无功功率偏差信号；
一励磁调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一励磁控制信号；以及
一第五调节单元，用以接收一励磁前馈信号和该第一励磁控制信号，输出反映该逆变器输出电压幅值的虚拟励磁控制信号。
53.一种无功功率控制电路，其特征在于，包含：
一无功偏差产生单元，用以接收一无功功率设定信号、一反映逆变器无功功率的信号及一反映无功功率校正信号的信号，以产生一无功功率偏差信号；
一电压调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的一第一幅值控制信号；以及
一第四调节单元，用以接收一电压前馈信号和该第一幅值控制信号，输出反映该逆变器输出电压幅值的电压幅值控制信号。
54.一种无功功率控制电路，其特征在于，包含：
一无功偏差产生单元，用以接收一无功功率设定信号、一反映逆变器无功功率的信号及一反映无功功率校正信号的信号，以产生一无功功率偏差信号；
一励磁调节单元，用以接收该无功功率偏差信号以产生反映逆变器输出电压幅值的第一励磁控制信号；以及
一第五调节单元，用以接收一励磁前馈信号和该第一励磁控制信号，输出反映该逆变器输出电压幅值的虚拟励磁控制信号。
55.根据权利要求53所述的无功功率控制电路，其特征在于，还包含：
一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、一反映逆变器输出电压的反馈信号、一反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号、一反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生一反映该逆变器有功功率的信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
56.根据权利要求54所述的无功功率控制电路，其特征在于，还包含：
一处理单元，用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、一反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号、一反映该逆变器输出电压幅值的控制信号，以产生一反映该逆变器有功功率的信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压指令信号。
57.根据权利要求55或56所述的无功功率控制电路，其特征在于，还包含：一有功功率控制单元，包含：
一驱动转矩产生单元，用以接收一有功功率设定信号，并将该有功功率设定信号除以一角频率信号以产生一转矩指令信号；
一第一叠加单元，用以接收该转矩指令信号、一转矩信号及一转矩校正信号，以产生一加速度信号；
一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号；
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第一调节单元，用以接收该第一频率控制信号和该第二频率控制信号以产生一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
58.根据权利要求55或56所述的无功功率控制电路，其特征在于，还包含：一有功功率控制单元，包含：
一驱动转矩产生单元，用以接收一有功功率设定信号，并将该有功功率设定信号除以一角频率信号以产生一转矩指令信号；
一第一叠加单元，用以接收该转矩指令信号、一转矩信号及一转矩校正信号，以产生一加速度信号；
一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号；
一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号，并根据该频率前馈信号和该第一频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
59.根据权利要求55或56所述的无功功率控制电路，其特征在于，还包含：一有功功率控制单元，包含：
一驱动转矩产生单元，用以接收一有功功率设定信号，并将该有功功率设定信号除以一角频率信号以产生一转矩指令信号；
一第一叠加单元，用以接收该转矩指令信号、一转矩信号及一转矩校正信号，以产生一加速度信号；
一第一积分单元，用以接收该加速度信号以产生一第一频率控制信号；
一前馈计算单元，用以接收该加速度信号以产生一第二频率控制信号；
一第二调节单元，用以接收一频率前馈信号和该第一频率控制信号以产生一第三频率控制信号；
一第三调节单元，用以接收该第二频率控制信号和该第三频率控制信号，输出一反映逆变器输出电压频率的控制信号；以及
一第二积分单元，用以接收该反映逆变器输出电压频率的控制信号以产生反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号。
CN201410624407.1A 2014-11-06 2014-11-06 控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路 Active CN105634310B (zh)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410624407.1A CN105634310B (zh) 2014-11-06 2014-11-06 控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路
TW104100663A TWI535139B (zh) 2014-11-06 2015-01-09 控制信號產生系統、逆變器控制裝置、有功功率控制電路及無功功率控制電路
US14/927,495 US9705419B2 (en) 2014-11-06 2015-10-30 Control signal generating system and inverter control device thereof for improving grid stability
JP2015217402A JP6143829B2 (ja) 2014-11-06 2015-11-05 制御信号生成装置及びそのインバーター制御装置
EP15193547.5A EP3018816A3 (en) 2014-11-06 2015-11-06 Active and reactive power control for inverter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410624407.1A CN105634310B (zh) 2014-11-06 2014-11-06 控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105634310A true CN105634310A (zh) 2016-06-01
CN105634310B CN105634310B (zh) 2018-09-04

Family

ID=54477913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410624407.1A Active CN105634310B (zh) 2014-11-06 2014-11-06 控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9705419B2 (zh)
EP (1) EP3018816A3 (zh)
JP (1) JP6143829B2 (zh)
CN (1) CN105634310B (zh)
TW (1) TWI535139B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112564517A (zh) * 2020-12-16 2021-03-26 四川长虹电器股份有限公司 一种dcac变换器的双前馈控制方法

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105634310B (zh) * 2014-11-06 2018-09-04 台达电子工业股份有限公司 控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路
US9543859B2 (en) * 2015-01-23 2017-01-10 Suzan EREN System and method for active/reactive power compensation
CN105429170B (zh) * 2015-11-11 2018-01-26 中南大学 一种基于可调虚拟阻抗的微网逆变器下垂控制方法
US10651656B2 (en) 2016-09-14 2020-05-12 Texas Tech University System UDE-based robust droop control for parallel inverter operation
US10784763B2 (en) 2017-03-07 2020-09-22 Mediatek Inc. Dynamic slew rate control
TWI678064B (zh) * 2018-03-05 2019-11-21 聯發科技股份有限公司 逆變器電路及控制逆變器電路中的驅動器的方法
JP2019176649A (ja) * 2018-03-29 2019-10-10 オムロン株式会社 モータ制御装置
US11742666B2 (en) * 2019-01-24 2023-08-29 King Fahd University Of Petroleum And Minerals Method for synchronizing an active load with a microgrid using a proportional integral controller

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1286444A2 (de) * 2001-08-21 2003-02-26 Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) Verein an der Gesamthochschule Kassel e.V. Vorrichtung zum gleichberechtigten Parallelbetrieb von ein- oder dreiphasigen Spannungsquellen
US20040051387A1 (en) * 2002-09-17 2004-03-18 Lasseter Robert H. Control of small distributed energy resources
CN1983786A (zh) * 2005-12-15 2007-06-20 中国科学院电工研究所 消除逆变器并联运行系统中直流环流的装置
CN101697420A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 湖南大学 一种微网逆变系统及适用于该微网逆变系统的电能质量控制方法
JP4846450B2 (ja) * 2006-05-23 2011-12-28 三菱電機株式会社 インバータ電源制御装置
CN202221894U (zh) * 2011-09-09 2012-05-16 山东沃森电源设备有限公司 一种可输出有功功率和无功功率的光伏并网逆变器

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR0177948B1 (ko) 1995-09-22 1999-05-15 구자홍 브러쉬레스 직류모터 제어용 인버터 제어장치
CN1941592A (zh) 2005-09-26 2007-04-04 力博特公司 一种逆变器谐振峰抑制方法及装置
KR20070072088A (ko) 2005-12-30 2007-07-04 엘지전자 주식회사 인버터 제어장치 및 그 방법
US8693228B2 (en) * 2009-02-19 2014-04-08 Stefan Matan Power transfer management for local power sources of a grid-tied load
CN102904272B (zh) 2011-07-29 2015-07-29 通用电气公司 具有改善的瞬态事件穿越能力的能量转换系统和方法
TWI463159B (zh) 2012-12-27 2014-12-01 Chroma Ate Inc 直流電源供應器與相關的光伏逆變器測試系統
US9450405B2 (en) * 2013-02-25 2016-09-20 Enphase Energy, Inc. Method and apparatus for reactive power capable inverters
CN105634310B (zh) * 2014-11-06 2018-09-04 台达电子工业股份有限公司 控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路
CN105634309B (zh) * 2014-11-06 2018-06-22 台达电子工业股份有限公司 一种用于逆变系统的控制方法及控制装置
CN106291108B (zh) * 2015-05-29 2019-02-12 台达电子工业股份有限公司 逆变器的输出阻抗角检测装置及检测方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1286444A2 (de) * 2001-08-21 2003-02-26 Institut für Solare Energieversorgungstechnik (ISET) Verein an der Gesamthochschule Kassel e.V. Vorrichtung zum gleichberechtigten Parallelbetrieb von ein- oder dreiphasigen Spannungsquellen
US20040051387A1 (en) * 2002-09-17 2004-03-18 Lasseter Robert H. Control of small distributed energy resources
CN1983786A (zh) * 2005-12-15 2007-06-20 中国科学院电工研究所 消除逆变器并联运行系统中直流环流的装置
JP4846450B2 (ja) * 2006-05-23 2011-12-28 三菱電機株式会社 インバータ電源制御装置
CN101697420A (zh) * 2009-10-23 2010-04-21 湖南大学 一种微网逆变系统及适用于该微网逆变系统的电能质量控制方法
CN202221894U (zh) * 2011-09-09 2012-05-16 山东沃森电源设备有限公司 一种可输出有功功率和无功功率的光伏并网逆变器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TING LIU ET AL: "A novel droop control strategy to share power equally and limit voltage deviation", 《8TH INTERNATIONAL CONFERENCE ON POWER ELECTRONICS-ECCE ASIA，IEEE》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112564517A (zh) * 2020-12-16 2021-03-26 四川长虹电器股份有限公司 一种dcac变换器的双前馈控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
US9705419B2 (en) 2017-07-11
EP3018816A3 (en) 2016-06-15
TWI535139B (zh) 2016-05-21
US20160134202A1 (en) 2016-05-12
JP6143829B2 (ja) 2017-06-07
JP2016093103A (ja) 2016-05-23
CN105634310B (zh) 2018-09-04
EP3018816A2 (en) 2016-05-11
TW201618411A (zh) 2016-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105634310A (zh) 控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路
Kaviri et al. A review of AC microgrid control methods
CN104113074B (zh) 用于控制电力转换器的控制器
CN103477294B (zh) 电力变换系统
CN107612050B (zh) 一种基于虚拟同步电机的混合微电网系统的协调控制方法
CN105144534B (zh) 逆变器同步
CN105794066A (zh) 用于发电设施的多变量控制器调制器
CN103904676A (zh) 一种vsc-hvdc的下垂控制方法
CN112152263B (zh) 一种基于多储能变流器的微电网离网转并网的预同步装置及方法
WO2017062109A1 (en) Solar power conversion system and method
Gupta et al. Performance evaluation of single-phase PV-BES based microgrid with seamless transition capability
CN110867894B (zh) 一种自主惯量响应的动态分频风力发电系统
CN113452040B (zh) 三相并网型换流器的非线性虚拟振荡器控制方法
KR20200008314A (ko) 마이크로그리드의 분산 전원 시스템
Vyawahare et al. Distributed generation system with hybrid inverter interfaces for unbalanced loads
Li et al. New control schemes of output power decoupling based on synchronverter
CN113517716B (zh) 一种微电网逆变器的无缝切换控制策略
Jahan et al. A neutral point clamped grid feeding voltage source inverter with an improved control technique for solar PV system
Christopher et al. Automatic adaptive synchronization (A2S): A demand-based automatic synchronization for distribution generators in islanding mode
CN109660144A (zh) 一种基于最小方差自适应结构的三相逆变器双模控制的方法
Marti et al. Frequency regulation strategy for modular two-stage grid-connected photovoltaic systems
Zolfaghari et al. Decentralized power exchange control methods among subsystems in future power network
Algarny et al. Control of series-cascaded grid-forming microgrid configuration with a storage device
Wu et al. Hybrid Current-and Voltage-Mode Control of Grid-Connected Cascaded Inverters
Ramirez et al. Handling a back-to-back converter prototype by the virtual synchronous generator strategy

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant