CN114188983B - 并网逆变器的控制方法 - Google Patents

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Abstract

并网逆变器的控制方法，涉及逆变器控制领域。本发明的目的是为了解决现有并网逆变器中并网阻抗特性变化较大时，可能造成逆变器的不稳定或造成输出电流和并网点电压的严重畸变的问题。本申请实时采集电网阻抗值，对该值进行调节，使得并网逆变器中并网阻抗特性变化尽量小，而不影响逆变器的稳定性及输出电流和并网点电压的畸变。另外，本申请对无功功率和有功功率单独分开调节，做到根据需要自由调节。它用于对并网逆变器进行控制。

Description

并网逆变器的控制方法
技术领域
本发明涉及逆变器控制，涉及逆变器控制领域。
背景技术
近年，我国风电技术取得了巨大的进步，并网逆变器作为可再生能源发电、大规模储能系统的并网接口，在并网发电过程中具有重要作用，是提高风电系统电能质量及可靠性的关键设备。
在逆变器并网控制系统中，采用下垂控制是众多逆变器并网控制方案中的一种，通过调节输出电压的相位和幅值，实现逆变器输出有功功率和无功功率的均分，因此被广泛应用；虽然下垂控制有效，但是在实际应用时，不同额定容量逆变器间的线路阻抗不匹配会造成负荷分配不均、功率解耦不彻底等问题，会影响功率均分效果，从而引发环流现象，经过大量研究发现，环流现象是由无功分配不均造成的。因此，并网逆变器系统的稳定性由于并网阻抗变换而变得不稳定，当并网阻抗特性变化较大时，就可能会造成逆变器的不稳定或造成输出电流和并网点电压的严重畸变，因此要特别关注并网阻抗的变化情况。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有并网逆变器中并网阻抗特性变化较大时，可能造成逆变器的不稳定或造成输出电流和并网点电压的严重畸变的问题，提出了并网逆变器的控制方法。
并网逆变器的控制方法，所述方法包括以下内容：
步骤1、采集并网逆变器系统中滤波电容两端电压uc和电网电流Ic送入功率计算模块，得到为逆变器瞬时有功出力P和逆变器瞬时无功出力Q；
步骤2、采集并网逆变器系统中电网电流Ic和公共耦合点电压Ec经过派克变换器变换，输出值送入电网阻抗测量模块，得到电网阻抗值输入至控制器，控制器将电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值比较，若电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值差值大于预设阻抗变化值，则将预设阻抗变化值作为此时的电网阻抗值，若电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值差值不大于预设阻抗变化值，则输出此时电网阻抗值；
步骤3、电网电压ug经过锁相环输出电网频率Wg和并网电压幅值Vg，电网频率Wg与给定稳态有功频率参考值Wn的差值乘以逆变器下垂有功增益系数Dp，乘积与逆变器瞬时有功出力P和给定有功功率参考值Pref的差值求和，输出值经过有功功率传递回路微分控制器的控制，输出值与给定稳态有功幅值Vn求和后输出有功功率内环电压幅值Vref2送入电压控制器；
步骤4、并网电压幅值Vg与给定稳态有功幅值Vn的差值乘以逆变器下垂无功增益系数Dq，乘积与电网阻抗值和逆变器瞬时无功出力Q的差值求和，输出值经过无功功率传递回路微分控制器的控制，输出值与给定稳态无功幅值Vm求和后输出有功功率外环电压幅值Vref1送入电压控制器；
步骤5、经过电压控制器的控制，得到SPWM调制信号送入SPWM调制器，得到开关信号控制并网逆变器开关管。
优选地，有功功率传递回路微分控制器表示为：
Figure BDA0003421326700000021
式中，Kp为有功功率传递回路微分增益系数，s为复数自变量。
优选地，无功功率传递回路微分控制器表示为：
Figure BDA0003421326700000022
式中，Kq为无功功率传递回路微分增益系数，s为复数自变量。
优选地，预设阻抗变化值为相邻n个时刻电网阻抗值的平均值。
本发明的有益效果是：
本申请实时采集电网阻抗值，对该值进行调节，使得并网逆变器中并网阻抗特性变化尽量小，而不影响逆变器的稳定性及输出电流和并网点电压的畸变。
另外，本申请对无功功率和有功功率单独分开调节，做到根据需要自由调节，因此能够抑制无功产生的环流现象。
本申请不仅能实现有功功率和无功功率的解耦，而且能进一步实现有功功率和无功功率的精确控制。
附图说明
图1为并网逆变器的控制方法的原理示意图；
图2为分别经过现有并网逆变器控制方法和本申请控制方法调节后产生的无功功率和有功功率对比图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式所述的并网逆变器的控制方法，所述方法包括以下内容：
步骤1、采集并网逆变器系统中滤波电容两端电压uc和电网电流Ic送入功率计算模块，得到为逆变器瞬时有功出力P和逆变器瞬时无功出力Q；
步骤2、采集并网逆变器系统中电网电流Ic和公共耦合点电压Ec经过派克变换器变换，输出值送入电网阻抗测量模块，得到电网阻抗值输入至控制器，控制器将电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值比较，若电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值差值大于预设阻抗变化值，则按照预设阻抗变化值得到新的电网阻抗值，若电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值差值不大于预设阻抗变化值，则输出此时电网阻抗值；
步骤3、电网电压ug经过锁相环输出电网频率Wg和并网电压幅值Vg，电网频率Wg与给定稳态有功频率参考值Wn的差值乘以逆变器下垂有功增益系数Dp，乘积与逆变器瞬时有功出力P和给定有功功率参考值Pref的差值求和，输出值经过有功功率传递回路微分控制器的控制，输出值与给定稳态有功幅值Vn求和后输出有功功率内环电压幅值Vref2送入电压控制器；
步骤4、并网电压幅值Vg与给定稳态有功幅值Vn的差值乘以逆变器下垂无功增益系数Dq，乘积与电网阻抗值和逆变器瞬时无功出力Q的差值求和，输出值经过无功功率传递回路微分控制器的控制，输出值与给定稳态无功幅值Vm求和后输出有功功率外环电压幅值Vref1送入电压控制器；
步骤5、经过电压控制器的控制，得到SPWM调制信号送入SPWM调制器，得到开关信号控制并网逆变器开关管。
本实施方式中，控制器将电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值比较，若电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值差值大于预设阻抗变化值，则按照预设阻抗变化值得到新的电网阻抗值；例如输入至控制器的电网阻抗值为2，上一时刻电网阻抗值为5，预设阻抗变化值为2.2，电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值差值此时为3，此时电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值差值大于预设阻抗变化值，此时将预设阻抗变化值作为此时的电网阻抗值，所以，此时的电网阻抗值为2.2。
图2中的附图标记1和3分别表示经过现有并网逆变器控制方法调节后产生的无功功率和有功功率，附图标记2和4分别表示经过本申请控制方法调节后产生的无功功率和有功功率；可见，本申请能够调整无功和有功功率的输出，以满足不同的需要。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的并网逆变器的控制方法进一步限定，在本实施方式中，有功功率传递回路微分控制器表示为：
Figure BDA0003421326700000041
式中，Kp为有功功率传递回路微分增益系数，s为复数自变量。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一所述的并网逆变器的控制方法进一步限定，在本实施方式中，无功功率传递回路微分控制器表示为：
Figure BDA0003421326700000042
式中，Kq为无功功率传递回路微分增益系数，s为复数自变量。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式一所述的并网逆变器的控制方法进一步限定，在本实施方式中，预设阻抗变化值为相邻n个时刻电网阻抗值的平均值。
本实施方式中，本申请采用与预设阻抗变化值比较的方式，在并网逆变器中并网阻抗特性变化较大时，抑制逆变器的不稳定或输出电流和并网点电压的严重畸变的影响。

Claims (4)

1.并网逆变器的控制方法，其特征在于，所述方法包括以下内容：
步骤1、采集并网逆变器系统中滤波电容两端电压uc和电网电流Ic送入功率计算模块，得到逆变器瞬时有功出力P和逆变器瞬时无功出力Q；
步骤2、采集并网逆变器系统中电网电流Ic和公共耦合点电压Ec经过派克变换器变换，输出值送入电网阻抗测量模块，得到电网阻抗值输入至控制器，控制器将电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值比较，若电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值差值大于预设阻抗变化值，则将预设阻抗变化值作为此时的电网阻抗值，若电网阻抗值与上一时刻电网阻抗值差值不大于预设阻抗变化值，则输出此时电网阻抗值；
步骤3、电网电压ug经过锁相环输出电网频率Wg和并网电压幅值Vg，电网频率Wg与给定稳态有功频率参考值Wn的差值乘以逆变器下垂有功增益系数Dp，乘积与逆变器瞬时有功出力P和给定有功功率参考值Pref的差值求和，输出值经过有功功率传递回路微分控制器的控制，输出值与给定稳态有功幅值Vn求和后输出有功功率内环电压幅值Vref2送入电压控制器；
步骤4、并网电压幅值Vg与给定稳态有功幅值Vn的差值乘以逆变器下垂无功增益系数Dq，乘积与电网阻抗值和逆变器瞬时无功出力Q的差值求和，输出值经过无功功率传递回路微分控制器的控制，输出值与给定稳态无功幅值Vm求和后输出有功功率外环电压幅值Vref1送入电压控制器；
步骤5、经过电压控制器的控制，得到SPWM调制信号送入SPWM调制器，得到开关信号控制并网逆变器开关管。
2.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，有功功率传递回路微分控制器表示为：
Figure FDA0003421326690000011
式中，Kp为有功功率传递回路微分增益系数，s为复数自变量。
3.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，无功功率传递回路微分控制器表示为：
Figure FDA0003421326690000012
式中，Kq为无功功率传递回路微分增益系数，s为复数自变量。
4.根据权利要求1所述的并网逆变器的控制方法，其特征在于，预设阻抗变化值为相邻n个时刻电网阻抗值的平均值。
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