CN112366744B - 一种逆变器无缝切换控制方法和装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种逆变器无缝切换控制方法和装置,获取逆变器并网开关两侧的电压,并计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量;确定逆变器输出电压参考值;基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,对逆变器进行离网到并网的无缝切换,本发明基于逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量实现逆变器进行离网到并网的无缝切换,避免使用锁相环,不会引入负阻尼效应,弱电网下逆变器离并网切换过程不会受到较大的电流冲击,避免出现电压畸变,在稳定控制直流母线电压的同时,能够准确快速地追踪电网频率,实现逆变器与电网的自同步,抑制了功率尖峰及振荡稳定性强。
Description
技术领域
本发明涉及并网发电技术领域,具体涉及一种逆变器无缝切换控制方法和装置。
背景技术
在微网中,并网和离网两种运行模式是体现微网技术及经济优势的关键,因此逆变器的无缝平滑切换技术是保证微网在并网和离网两种运行模式间平稳过渡的关键技术。逆变器作为微网系统与电力系统接口的主要电力电子装置正得到广泛的使用。但是逆变器的主电路是由脆弱的电力电子器件组成,抗过压过流能力弱。若逆变器采用同步发电机拖入同步的方法并网,其并网瞬间产生的冲击电流可能会对电力电子器件以及磁性元件造成严重的损害。同时微网系统采用经济的集中发电、远距离输电模式使得电网包含较大线路阻抗而呈现弱电网特性。现有技术中并网逆变器在预同步的环节通常使用锁相环获得电网电压的幅值和相位,从而和电网保持同步,这样会在控制系统中再次引入锁相环。锁相环作为逆变器与电网保持同步的传统同步单元,采用锁相环会引入负阻尼效应,导致随着锁相环带宽增加,弱电网下逆变器离并网切换过程中受到较大的电流冲击,且电压会产生畸变,稳定性差。
发明内容
为了克服上述现有技术中稳定性差的不足,本发明提供一种逆变器无缝切换控制方法,包括:
获取逆变器并网开关两侧的电压,并基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量;
基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值;
基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换。
所述基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量,包括:
基于所述逆变器并网开关两侧的电压计算逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率;
基于所述虚拟有功功率和虚拟无功功率计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量。
所述基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值,包括:
基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值的相位和幅值;
基于所述相位和幅值确定逆变器输出电压参考值。
所述基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换,包括:
将逆变器输出电压参考值作为调制波与载波相比较,生成PWM信号,并基于所述PWM信号调整逆变器的输出电压;
基于调整后的电压重新计算逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率;
当重新计算的虚拟有功功率和虚拟无功功率同时为0时,闭合逆变器的并网开关,并将角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量置为0,实现逆变器从离网到并网的无缝切换。
所述逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率按下式计算:
式中,Pv为逆变器的虚拟有功功率,Qv为逆变器的虚拟无功功率,Zv是逆变器的虚拟阻抗,Upcc为逆变器的输出电压,Ug为逆变器所连接的交流系统的电压,θpcc为逆变器输出电压的相位,θg为逆变器电网所连接的交流系统电压的相位;αv为逆变器的虚拟阻抗角。
所述逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量按下式计算:
Δωsync=-Pv(kωp+kωi/s)
ΔUsync=-Qv(kUp+kUi/s)
式中,Δωsync为逆变器的角频率无缝切换补偿量,kωp为角频率无缝切换补偿PI控制环节的比例系数,kωi为角频率无缝切换补偿PI控制环节的积分系数,ΔUsync为逆变器的电压幅值无缝切换补偿量,kUp为电压无缝切换补偿PI控制环节的比例系数,kUi为电压无缝切换补偿PI控制环节的积分系数,s为积分算子。
所述逆变器输出电压参考值的相位按下式确定:
式中,θ为逆变器输出电压参考值的相位,Udc表示直流电容电压,Udcref表示直流电容电压参考值,Cdc表示直流电容的电容值,Gm表示虚拟电导,J表示同步电机的转动惯量,D表示同步电机的阻尼系数,ωN表示逆变器的额定角频率,ω表示未加入角频率无缝切换补偿量的逆变器角频率;
所述逆变器输出电压参考值的幅值按下式确定:
式中,Uref为逆变器输出电压参考值的幅值,K为积分时间常数,Dq表示无功下垂系数,UN为逆变器输出电压幅值参考值,U1为逆变器输出电压采样值,Qref为逆变器的无功功率参考值,Qe为逆变器输出的无功功率。
所述逆变器输出电压参考值按下式确定:
式中,ea、eb、ec分别为逆变器A相、B相、C相输出电压参考值。
另一方面,本发明提供一种逆变器无缝切换控制装置,包括:
计算模块,用于获取逆变器并网开关两侧的电压,并基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量;
确定模块,用于基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值;
切换模块,用于基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换。
所述确定模块具体用于:
基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值的相位和幅值;
基于所述相位和幅值确定逆变器输出电压参考值。
本发明提供的技术方案具有以下有益效果:
本发明提供的逆变器无缝切换控制方法中,获取逆变器并网开关两侧的电压,并基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量;基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值;基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换,本发明基于逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量实现逆变器进行离网到并网的无缝切换,避免使用锁相环,不会引入负阻尼效应,弱电网下逆变器离并网切换过程不会受到较大的电流冲击,避免出现电压畸变,稳定性强;
本发明提供的技术方案在不使用锁相环的前提下,在稳定控制直流母线电压的同时,能够准确快速地追踪电网频率,实现逆变器与电网的自同步;
本发明提供的技术方案通过自主同步控制和预同步控制结合的方式大大降低冲击电流,甚至无冲击电流,且抑制了功率尖峰及振荡。
附图说明
图1是本发明实施例中逆变器无缝切换控制方法流程图;
图2是本发明实施例中直流母线电压-频率控制环控制框图;
图3是本发明实施例中无功-PCC电压控制环控制框图;
图4是本发明实施例中加入预同步控制的逆变器自主同步控制框图;
图5是本发明实施例中预同步控制中同步补偿信号产生的框图;
图6是本发明实施例中自主同步控制并网逆变器直流母线电压波形图;
图7是本发明实施例中自主同步控制并网逆变器有功/无功功率波形图;
图8是本发明实施例中电网频率和并网逆变器频率对比图;
图9是本发明实施例中未加入预同步控制时自主同步逆变器输出电流波形图;
图10是本发明实施例中未加入预同步控制时自主同步逆变器输出有功/无功功率波形图;
图11是本发明实施例中加入预同步控制时自主同步逆变器输出电流波形图;
图12是本发明实施例中加入预同步控制时自主同步逆变器输出有功/无功功率波形图;
图13是本发明实施例中逆变器无缝切换控制装置结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
实施例1
本发明实施例1提供了一种逆变器无缝切换控制方法,具体流程图如图1所示,具体过程如下:
S101:获取逆变器并网开关两侧的电压,并基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量;
S102:基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值;
S103:基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换。
逆变器的自主同步控制具体如下:
考虑电容和同步机转子在储能方面的相似性,将直流母线电容的充放电特性和同步机转子的加减速特性进行类比,如下:
a.直流母线电压-频率控制环
同步发电机的有功功率平衡是通过电机转子的加减速存储和释放能量自动实现的,转子速度的变化率与发电机输入的机械功率和输出的电磁功率的差值相等,该关系可以由机械的旋转运动方程表示,具体的关系式为式中,J表示同步电机的转动惯量,D表示同步电机的阻尼系数,ω表示同步电机转子的旋转角速度,Pm和Pe分别表示同步电机的输入机械功率和输出的电磁功率。
类比直流电容的充放电特性和同步电机转子的加减速特性,母线上直流电容的充电类比同步电机转子加速吸收能量,放电类比同步电机转子减速释放能量,因此利用直流电容的充放电特性同样可以实现有功功率的自动平衡。直流电容能量的变化率与分布式能源提供的有功功率和注入电网有功功率的不平衡量相等,该关系可以由表示,式中,Cdc表示直流电容的电容值,Udc表示直流电容电压,Gm表示虚拟电导,Pin和Pout分别表示分布式能源提供的有功功率和实际注入电网的有功功率。
频率经过积分变换就可以得到并网所需的相位信息,由此得出直流母线电压-频率控制环控制框图如图2所示,经过分析可知,通过控制直流电容电压即可实现有功功率控制,直流电容的充放电储能特性模拟同步电机的转子加减速储能特性,同时产生频率和相位信息,用该频率和相位信息来对三相电压电流进行坐标变换即可实现无锁相环与电网同步。
b.无功-PCC电压控制环
电压控制型逆变器并网控制所需的与电网同步的频率和相位信息已经通过直流母线电压-频率控制环得到,并网电压幅值由无功-PCC电压控制环得到。PCC点电压幅值由两方面决定,一是直接给定的并网点电压参考值;二是跟PCC点电压与参考值偏差成比例的无功下垂部分。PCC最终的电压幅值参考值可由式表示,式中,K表示积分时间常数,Dq表示无功下垂系数,UN和Qref分别是逆变器输出电压幅值参考值和无功功率参考值。由此可得出无功-PCC电压控制环的控制结构框图如图3所示。
在a和b部分完成直流母线电压-频率控制环和无功-PCC电压控制环的设计后,已经得到了并网所需的频率、相位和PCC参考电压幅值信息。将这些信息进行合成,获得并网逆变器输出电压参考值,将该参考值作为控制目标,即可实现对PCC电压的有效控制,即是对逆变器输出有功和无功功率的有效控制。同样在离网情况下该策略能自动保持输出电压幅值和频率的稳定。
由并网向离网切换时,逆变器在运行模式切换过程中不会出现明显的暂态过程,但在逆变器离网向并网的过程中,却会产生很大的冲击电流,甚至导致并网失败,最大的瞬时偏差可达电网电压幅值的两倍即2U。同时会导致电压的畸变,电能质量的恶化,因此本发明实施例在自主同步控制基础上,叠加预同步控制,预同步控制中需要用到逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量。综合自主同步控制和预同步控制,在逆变器与电网之间引入虚拟阻抗,通过闭环控制使引入的虚拟阻抗上传输的虚拟有功功率和虚拟无功功率都为零,此时如果逆变器与电网相连,两者无功率交换,即逆变器输出电压幅值、频率及相位与电网达到一致。此时合上并网开关,即可实现离网到并网的无缝切换。
基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量,包括:
基于所述逆变器并网开关两侧的电压计算逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率;
基于所述虚拟有功功率和虚拟无功功率计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量。
所述基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值,包括:
基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值的相位和幅值;
基于所述相位和幅值确定逆变器输出电压参考值。
所述基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换,包括:
将逆变器输出电压参考值作为调制波与载波相比较,生成PWM信号,并基于所述PWM信号调整逆变器的输出电压;
基于调整后的电压重新计算逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率,具体计算过程和上述计算逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率过程相同;
当重新计算的虚拟有功功率和虚拟无功功率同时为0时,闭合逆变器的并网开关,并将角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量置为0,实现逆变器从离网到并网的无缝切换。
所述逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率按下式计算:
式中,Pv为逆变器的虚拟有功功率,Qv为逆变器的虚拟无功功率,Zv是逆变器的虚拟阻抗,Upcc为逆变器的输出电压,Ug为逆变器所连接的交流系统的电压,θpcc为逆变器输出电压的相位,θg为逆变器电网所连接的交流系统电压的相位;αv为逆变器的虚拟阻抗角。
所述逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量按下式计算:
Δωsync=-Pv(kωp+kωi/s)
ΔUsync=-Qv(kUp+kUi/s)
式中,Δωsync为逆变器的角频率无缝切换补偿量,kωp为角频率无缝切换补偿PI控制环节的比例系数,kωi为角频率无缝切换补偿PI控制环节的积分系数,ΔUsync为逆变器的电压幅值无缝切换补偿量,kUp为电压无缝切换补偿PI控制环节的比例系数,kUi为电压无缝切换补偿PI控制环节的积分系数,s为积分算子。
所述逆变器输出电压参考值的相位按下式确定:
式中,θ为逆变器输出电压参考值的相位,Udc表示直流电容电压,Udcref表示直流电容电压参考值,Cdc表示直流电容的电容值,Gm表示虚拟电导,J表示同步电机的转动惯量,D表示同步电机的阻尼系数,ωN表示逆变器的额定角频率,ω表示未加入角频率无缝切换补偿量的逆变器角频率;
所述逆变器输出电压参考值的幅值按下式确定:
式中,Uref为逆变器输出电压参考值的幅值,K为积分时间常数,Dq表示无功下垂系数,UN为逆变器输出电压幅值参考值,U1为逆变器输出电压采样值,Qref为逆变器的无功功率参考值,Qe为逆变器输出的无功功率。
所述逆变器输出电压参考值按下式确定:
式中,ea、eb、ec分别为逆变器A相、B相、C相输出电压参考值。
本发明实施例1基于逆变器直流母线电压控制的需求,提供省略锁相环的自同步控制策略,实现了逆变器与电网的自同步。自同步策略属于电压控制型策略,可以使逆变器自由的从孤岛转变成并网模式,从而省去了由V/F转变成P/Q的繁琐转变。但是,逆变器由离网运行切换至并网运行的瞬间,会存在较大的冲击电流,导致并网电流与PCC点电压畸变,降低电能质量,对电力电子器件的破坏也较为严重。因此,在自同步策略的基础上,加上逆变器预同步控制,能够避免并网电流与PCC点电压畸变,进而避免对电力电子器件造成破坏。
预同步控制中同步补偿信号产生的框图如图5所示,图5中,Z为逆变器输出阻抗,Zg为电网线路等效阻抗,Ssync为预同步使能开关,Sg为并网开关,Upcc和Ug分别是逆变器输出电压和三相电网电压,Pv和Qv分别为逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率;Δωsync和ΔUsync分别是角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量。基于Ug和Upcc得到Pv和Qv。将Pv与参考值0作差,其偏差-Pv送入PI调节器,得到的Δωsync与孤岛模式参考角频率ω相加,共同构成预同步环节的参考角频率ωm。而将Qv与参考值0作差,其偏差-Qv送入PI调节器,得到的ΔUsync与孤岛模式参考电压幅值Um相叠加得到参考电压幅值Uref,最终与参考相位共同合成三相参考电压,从而实现预同步控制。
在逆变器并网运行的工况下,图6-图8显示0.5s时电网频率从50Hz突变到49.98Hz,自主同步控制策略系统的波形图,从图6和图7可以看出自主同步控制下的并网逆变器能实现对并网系统直流母线电压以及有功/无功功率的有效控制,同时从图8可以看出自主同步控制策略下的并网逆变器在稳态和动态下都能准确地追踪电网频率。
在自主同步逆变器离网运行切换到并网运行的工况下,图9~图12中分别显示了未加入预同步控制和加入预同步控制的自主同步逆变器离并网切换时输出电流和功率波形图,可以看出,冲击电流由约正常运行电流的3倍降至几乎无冲击电流,且功率尖峰及振荡得到抑制,可见上述预同步控制策略在自主同步逆变器离并网切换中应用的正确性与有效性。
实施例2
基于同一发明构思,本发明实施例2还提供一种逆变器无缝切换控制装置,如图13所示,包括:
计算模块,用于获取逆变器并网开关两侧的电压,并基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量;
确定模块,用于基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值;
切换模块,用于基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换。
为了描述的方便,以上所述装置的各部分以功能分为各种模块或单元分别描述。当然,在实施本申请时可以把各模块或单元的功能在同一个或多个软件或硬件中实现。
本领域内的技术人员应明白,本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此,本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且,本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制,所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换,这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换,均在申请待批的本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种逆变器无缝切换控制方法,其特征在于,包括:
获取逆变器并网开关两侧的电压,并基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量;
基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值;
基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换;
所述基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量,包括:
基于所述逆变器并网开关两侧的电压计算逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率;
基于所述虚拟有功功率和虚拟无功功率计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量;
所述逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率按下式计算:
式中,Pv为逆变器的虚拟有功功率,Qv为逆变器的虚拟无功功率,Zv是逆变器的虚拟阻抗,Upcc为逆变器的输出电压,Ug为逆变器所连接的交流系统的电压,θpcc为逆变器输出电压的相位,θg为逆变器电网所连接的交流系统电压的相位;αv为逆变器的虚拟阻抗角;
所述逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量按下式计算:
Δωsync=-Pv(kωp+kωi/s)
ΔUsync=-Qv(kUp+kUi/s)
式中,Δωsync为逆变器的角频率无缝切换补偿量,kωp为角频率无缝切换补偿PI控制环节的比例系数,kωi为角频率无缝切换补偿PI控制环节的积分系数,ΔUsync为逆变器的电压幅值无缝切换补偿量,kUp为电压无缝切换补偿PI控制环节的比例系数,kUi为电压无缝切换补偿PI控制环节的积分系数,s为积分算子;所述逆变器输出电压参考值的相位按下式确定:
式中,θ为逆变器输出电压参考值的相位,Udc表示直流电容电压,Udcref表示直流电容电压参考值,Cdc表示直流电容的电容值,Gm表示虚拟电导,J表示同步电机的转动惯量,D表示同步电机的阻尼系数,ωN表示逆变器的额定角频率,ω表示未加入角频率无缝切换补偿量的逆变器角频率;
所述逆变器输出电压参考值的幅值按下式确定:
式中,Uref为逆变器输出电压参考值的幅值,K为积分时间常数,Dq表示无功下垂系数,UN为逆变器输出电压幅值参考值,U1为逆变器输出电压采样值,Qref为逆变器的无功功率参考值,Qe为逆变器输出的无功功率。
2.根据权利要求1所述的逆变器无缝切换控制方法,其特征在于,所述基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值,包括:
基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值的相位和幅值;
基于所述相位和幅值确定逆变器输出电压参考值。
3.根据权利要求1所述的逆变器无缝切换控制方法,其特征在于,所述基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换,包括:
将逆变器输出电压参考值作为调制波与载波相比较,生成PWM信号,并基于所述PWM信号调整逆变器的输出电压;
基于调整后的电压重新计算逆变器的虚拟有功功率和虚拟无功功率;
当重新计算的虚拟有功功率和虚拟无功功率同时为0时,闭合逆变器的并网开关,并将角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量置为0,实现逆变器从离网到并网的无缝切换。
5.一种用于如权利要求1-4任一项所述逆变器无缝切换控制方法的逆变器无缝切换控制装置,其特征在于,包括:
计算模块,用于获取逆变器并网开关两侧的电压,并基于获取的电压计算逆变器的角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量;
确定模块,用于基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值;
切换模块,用于基于所述逆变器输出电压参考值调整逆变器的输出电压,并基于调整后的电压对逆变器进行离网到并网的无缝切换。
6.根据权利要求5所述的逆变器无缝切换控制装置,其特征在于,所述确定模块具体用于:
基于所述角频率无缝切换补偿量和电压幅值无缝切换补偿量确定逆变器输出电压参考值的相位和幅值;
基于所述相位和幅值确定逆变器输出电压参考值。
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Citations (6)
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---|---|---|---|---|
CN104300581A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-01-21 | 东南大学 | 一种带并网点动态电压补偿的无缝并网逆变器及其方法 |
CN105762829A (zh) * | 2014-12-16 | 2016-07-13 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 基于相角估算的微电网逆变器离并网无缝切换控制方法 |
WO2018024234A1 (zh) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | 中兴通讯股份有限公司 | 功率控制方法、装置、逆变器设备及电站控制器 |
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CN110311407A (zh) * | 2019-06-12 | 2019-10-08 | 合肥工业大学 | 基于电压闭环的级联型逆变器双模式无缝切换控制方法 |
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---|---|---|---|---|
CN104300581A (zh) * | 2014-10-31 | 2015-01-21 | 东南大学 | 一种带并网点动态电压补偿的无缝并网逆变器及其方法 |
CN105762829A (zh) * | 2014-12-16 | 2016-07-13 | 中国科学院沈阳自动化研究所 | 基于相角估算的微电网逆变器离并网无缝切换控制方法 |
WO2018024234A1 (zh) * | 2016-08-03 | 2018-02-08 | 中兴通讯股份有限公司 | 功率控制方法、装置、逆变器设备及电站控制器 |
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