CN115036947A - 一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法 - Google Patents

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CN115036947A CN202210738084.3A CN202210738084A CN115036947A CN 115036947 A CN115036947 A CN 115036947A CN 202210738084 A CN202210738084 A CN 202210738084A CN 115036947 A CN115036947 A CN 115036947A
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刘红文
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Abstract

本发明公开了一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法，其中，逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统包括分布式电源和三相全桥逆变器，三相全桥逆变器与分布式电源连接，且三相全桥逆变器通过三相电抗器与三相线连接，在三相线对应的不平衡度大于预设的启动值的情况下，根据当前的前端三相负荷电流、后端三相负荷电流以及电容电压控制分量得到三相补偿电流参考值，以供三相全桥逆变器基于三相补偿电流参考值输出三相补偿电流，因此三相全桥逆变器能够利用分布式电源的输出功率来输出三相线各相所需的补偿电流，以实现配电变压器的三相电流不平衡调控，使得配电变压器的三相电流达到平衡。

Description

一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种电力系统技术领域，尤其涉及一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法。
背景技术
随着新型电力系统建设的推进，单相分布式电源大量接入台区因分布式电源和家用单相负荷的随机性、间歇性以及用户的用电习惯不同，造成分布式电源和单相负荷不定时的投入与切出使得配电变压器负荷电流很难做到A、B、C三相均衡分配，引起某相重过载，严重影响配电变压器的使用寿命，甚至烧毁配电变压器。相关技术中，采用单相APF有源滤波器输出与相电流大小相等方向相反的电流值补偿零序电流的方法来实现配电网系统的三相平衡。然而，这种方式并不能利用目前分布式电源大量接入下逆变器的控制资源，需要额外的增加设备和投资，且不能实现分散控制，配电台区功率不能就地平衡，损耗大。
因此，如何完全实现配变三相平衡成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法，用于解决现有技术中的配电网系统的三相不平衡问题。
为达上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本发明第一方面实施例提供了一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法，应用于电力系统，所述电力系统包括配电变压器和连接于所述配电变压器低压侧的a相线、b相线、c相线以及中性线n；所述逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统包括：
分布式电源，设置有正极电源输出端和负极电源输出端；
三相全桥逆变器，设置有正极逆变输入端、负极逆变输入端、逆变a相输出端、逆变b相输出端和逆变c相输出端，所述正极逆变输入端与所述正极电源输出端连接，所述负极逆变输入端与所述负极电源输出端连接，所述逆变a相输出端、所述逆变b相输出端和所述逆变c相输出端通过三相电抗器分别与所述a相线、所述b相线和所述c相线连接；所述三相全桥逆变器用于通过所述三相电抗器向所述a相线、所述b相线和所述c相线分别输出对应的补偿电流，以进行三相不平衡调节；
第一滤波电容，与所述正极逆变输入端和所述正极电源输出端连接；
第二滤波电容，与所述第一滤波电容串联，且所述第二滤波电容与所述负极逆变输入端和所述负极电源输出端连接，所述中性线n连接在所述第一滤波电容和所述第二滤波电容之间。
优选地，所述分布式电源采用分布式光伏电源，所述分布式光伏电源的总输出功率满足实现三相电流不平衡治理所需的功率。。
优选地，在所述a相线、所述b相线以及所述c相线的负荷电流不平衡的情况下，所述分布式电源运行于最大功率模式，且所述三相全桥逆变器基于所述a相线、所述b相线以及所述c相线的负荷电流分别输出针对各相的补偿电流，以调节所述配电变压器各相的电流至平衡状态；
在所述a相线、所述b相线以及所述c相线的负荷电流平衡的情况下，所述三相全桥逆变器输出至所述a相线、所述b相线以及所述c相线的功率相等，且所述三相全桥逆变器的总输出功率等于所述分布式光伏电源的总输出功率。
第二方面，本发明实施例还提出了一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，应用于如上述第一方面实施例中的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统，所述方法包括：
根据所述配电变压器低压侧a相线的a相负荷电流、所述b相线的b相负荷电流和所述c相线的c相负荷电流得到初始不平衡度；
在所述初始不平衡度达到预设的启动值的情况下，获取所述三相全桥逆变器前端负载侧的a相前端负荷电流、b相前端负荷电流和c相前端负荷电流，以及所述三相全桥逆变器后端负载侧的a相后端负荷电流、b相后端负荷电流和c相后端负荷电流；
根据所述a相前端负荷电流、所述b相前端负荷电流、所述c相前端负荷电流、所述a相后端负荷电流、所述b相后端负荷电流和所述c相后端负荷电流进行序分量分解处理，得到对应的a相负序电流、b相负序电流和c相负序电流，以及a相零序电流、b相零序电流和c相零序电流；
根据所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后正负两端之间的电压和预设的参考电压计算得到a相电容电压控制分量、b相电容电压控制分量和c相电容电压控制分量；
根据所述a相负序电流、所述a相零序电流和所述a相电容电压控制分量得到a相补偿电流参考值，根据所述b相负序电流、所述b相零序电流和所述b相电容电压控制分量得到b相补偿电流参考值，根据所述c相负序电流、所述c相零序电流和所述c相电容电压控制分量得到c相补偿电流参考值；
向所述a相线、所述b相线和所述c相线分别输出对应的a相补偿电流、b相补偿电流和c相补偿电流，且通过滞环控制使输出的所述a相补偿电流、所述b相补偿电流和所述c相补偿电流分别跟踪所述a相补偿电流参考值、所述b相补偿电流参考值和所述c相补偿电流参考值，以分相调控不平衡电流。
优选地，本发明实施例的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，还包括：
获取当前不平衡度，所述当前不平衡度由当前的所述a相负荷电流、所述b相负荷电流和所述c相负荷电流得到；
当所述当前不平衡度达到预设的设定值，根据当前的所述a相负荷电流、所述b相负荷电流、所述c相负荷电流、所述a相电容电压控制分量、所述b相电容电压控制分量和所述c相电容电压控制分量，更新输出的所述a相补偿电流、所述b相补偿电流和所述c相补偿电流。
所述根据所述a相前端负荷电流、所述b相前端负荷电流、所述c相前端负荷电流、所述a相后端负荷电流、所述b相后端负荷电流和所述c相后端负荷电流进行序分量分解处理，得到对应的a相负序电流、b相负序电流和c相负序电流，以及a相零序电流、b相零序电流和c相零序电流，包括：
对所述a相前端负荷电流和所述a相后端电流求差，得到a相电流差值，对所述b相前端负荷电流和所述b相后端电流求差，得到b相电流差值，对所述c相前端负荷电流和所述c相后端电流求差，得到c相电流差值；
对所述a相电流差值、所述b相电流差值和所述c相电流差值进行序分量分解处理，得到对应的a相负序电流、b相负序电流和c相负序电流，以及a相零序电流、b相零序电流和c相零序电流。
优选地，所述根据所述a相负序电流、所述a相零序电流和所述a相电容电压控制分量得到a相补偿电流参考值，根据所述b相负序电流、所述b相零序电流和所述b相电容电压控制分量得到b相补偿电流参考值，根据所述c相负序电流、所述c相零序电流和所述c相电容电压控制分量得到c相补偿电流参考值，遵循如下公式：
Figure BDA0003715467410000041
Figure BDA0003715467410000042
Figure BDA0003715467410000043
其中，Ia_ref表示所述a相补偿电流参考值，Ib_ref表示所述b相补偿电流参考值，Ic_ref表示所述c相补偿电流参考值；
Figure BDA0003715467410000044
表示所述a相负序电流，
Figure BDA0003715467410000045
表示所述b相负序电流，
Figure BDA0003715467410000046
表示所述c相负序电流；Ia *表示所述a相电容电压控制分量，Ib *表示所述b相电容电压控制分量，Ic *表示所述c相电容电压控制分量。
优选地，所述逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统还包括PI控制器，所述根据所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后正负两端之间的电压和预设的参考电压计算得到a相电容电压控制分量、b相电容电压控制分量和c相电容电压控制分量，包括：
获取滤波电压，所述滤波电压用于表征所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后正极端和负极端之间的电压；
对所述滤波电压和预设的电压参考值求差，得到电容电压差值；
将所述电容电压差值输入所述PI控制器，得到进行相坐标变换处理所需的D轴有功分量；
根据所述D轴有功分量和预设的Q轴无功分量进行相坐标变换处理，得到所述a相电容电压控制分量、所述b相电容电压控制分量和所述c相电容电压控制分量，其中，所述Q轴无功分量预设为零。
优选地，所述逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统还包括滞环控制器；
所述方法还包括：
对所述a相补偿电流参考值和所述a相补偿电流求差，得到a相补偿电流差值，对所述b相补偿电流参考值和所述b相补偿电流求差，得到b相补偿电流差值，对所述c相补偿电流参考值和所述c相补偿电流求差，得到c相补偿电流差值；
将所述a相补偿电流差值、所述b相补偿电流差值和所述c相补偿电流差值输入所述滞环控制器，得到所述三相全桥逆变器的开关信号；
控制所述三相全桥逆变器根据所述开关信号通过所述逆变a相输出端、所述逆变b相输出端和所述逆变c相输出端分别向所述三相电抗器输出a相输出电流、b相输出电流以及c相输出电流；
所述三相电抗器根据所述a相输出电流、所述b相输出电流以及所述c相输出电流分别向所述a相线、所述b相线和所述c相线输出对应的所述a相补偿电流、所述b相补偿电流和所述c相补偿电流，以进行三相不平衡调节。
优选地，本发明实施例的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，还包括：在所述配电变压器三相负荷平衡时，控制所述三相全桥逆变器向a相线输出的a相输出功率、向b相线输出的b相输出功率以及向c相线输出的c相输出功率相等，且所述a相输出功率、所述b相输出功率和所述c相输出功率之和等于所述分布式光伏电源的总输出功率。
实施本发明实施例，将具有如下有益效果：
本发明实施例的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统包括分布式电源和三相全桥逆变器，三相全桥逆变器与分布式电源连接，且三相全桥逆变器通过三相电抗器与三相线连接，在三相线对应的不平衡度大于预设的启动值的情况下，根据当前的前端三相负荷电流、后端三相负荷电流以及电容电压控制分量得到三相补偿电流参考值，以供三相全桥逆变器基于三相补偿电流参考值输出三相补偿电流，因此在本发明实施例中，三相全桥逆变器能够利用分布式电源的输出功率来输出三相线各相所需的补偿电流，以实现配电变压器的三相电流不平衡调控，使得配电变压器的三相电流达到平衡。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1是本发明实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法的流程图；
图3是本发明实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法的具体流程图；
图4是本发明另一实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法的具体流程图；
图5是本发明另一实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法的具体流程图；
图6是本发明实施例提供的相坐标变换的流程示意图；
图7是本发明另一实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法的具体流程图；
图8是本发明一具体示例提供的后端负载三相不平衡电流波形图；
图9是本发明一具体示例提供的前端负载三相不平衡电流波形图；
图10是本发明一具体示例提供的三相全桥逆变器的输出电流波形图；
图11是本发明一具体示例提供的电流补偿前的三相线的电流波形图；
图12是本发明一具体示例提供的中电流补偿后的三相线的电流波形图；
图13是本发明实施例提供的分相调控配电变压器不平衡电流的装置的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法，其中，本发明实施例的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统包括分布式电源和三相全桥逆变器，三相全桥逆变器与分布式电源连接，且三相全桥逆变器通过三相电抗器与三相线连接，在三相线对应的不平衡度大于预设的启动值的情况下，根据当前的前端三相负荷电流、后端三相负荷电流以及电容电压控制分量得到三相补偿电流参考值，以供三相全桥逆变器基于三相补偿电流参考值输出三相补偿电流，因此在本发明实施例中，三相全桥逆变器能够利用分布式电源的输出功率来输出三相线各相所需的补偿电流，以实现配电变压器的三相电流不平衡调控，使得配电变压器的三相电流达到平衡。
为了便于理解，下面结合附图对本发明的实施例进行详细阐述。
参照图1，图1是本发明实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统的结构示意图。逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统应用于电力系统，电力系统包括配电变压器和连接于配电变压器低压侧，也即电力系统负载侧的a相线、b相线、c相线以及中性线n。
具体地，配电变压器低压侧三相线上连接有前端负载和后端负载，前端负载在三相线上的连接位置位于配电变压器和三相电抗器104在三相线上的连接位置之间。后端负载在三相线上的连接位置位于三相电抗器104在三相线上的连接位置之后，以使三相电抗器104在三相线上的连接位置在前端负载和后端负载在三相线上的连接位置之间。
具体地，本发明实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统包括分布式电源100，分布式电源100设置有正极电源输出端和负极电源输出端，分布式电源100用于向三相全桥逆变器103供电。
具体地，分布式电源100采用分布式光伏电源。
三相全桥逆变器103设置有正极逆变输入端、负极逆变输入端、逆变a相输出端、逆变b相输出端和逆变c相输出端，正极逆变输入端与正极电源输出端连接，负极逆变输入端与负极电源输出端连接，逆变a相输出端、逆变b相输出端和逆变c相输出端通过三相电抗器104分别与a相线、b相线和c相线连接；三相全桥逆变器103用于通过三相电抗器104向a相线、b相线和c相线分别输出对应的补偿电流，以进行三相不平衡调节；三相全桥逆变器103用于计算并输出三相线各相的补偿电流，以实现三相电流不平衡调控，使得三相线上的三相电流达到平衡。
具体地，本发明实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统还包括滤波模块，滤波模块包括第一滤波电容101和第二滤波电容102，第一滤波电容101，与正极逆变输入端和正极电源输出端连接；第二滤波电容102与第一滤波电容101串联，且第二滤波电容102与负极逆变输入端和负极电源输出端连接，中性线n连接在第一滤波电容101和第二滤波电容102之间。
需要说明的是，三相全桥逆变器103能够利用分布式电源100的输出功率来输出三相线各相所需的补偿电流，以实现三相电流不平衡调控，使得三相线上的三相电流达到平衡。
在一实施例中，在三相线各相的负荷电流不平衡的情况下，分布式光伏电源运行于最大功率模式，且三相全桥逆变器103基于配电变压器低压侧三相线各相的负荷电流分别输出针对各相的补偿电流，以调节三相线各相的电流至平衡状态；
具体地，当配电变压器三相负荷电流Ia、Ib、Ic三相不平衡，也即a相线、b相线和c相线上的a相负荷电流、b相负荷电流和c相负荷电流不平衡时，在确保分布式光伏电源运行在最大发电模式下，也即总输出功率P最大的情况下，控制三相全桥逆变器150输出三相补偿电流Ioa、Iob、Ioc，为不平衡负荷提供电能。
在一实施例中，在三相线各相的负荷电流平衡的情况下，三相全桥逆变器103输出至三相线各相的功率相等，且三相全桥逆变器103的总输出功率等于分布式光伏电源的总输出功率。
具体地，当配变负荷电流Ia、Ib、Ic三相平衡时，控制三相全桥逆变器103输出的三相平衡功率满足Pa＝Pb＝Pc＝P/3。
本发明实施例实现了三相全桥逆变器103最优发电和配电配变三相不平衡补偿的复用，在配变三相负载平衡时，分布式电源100可作为正常电源为负载供电，提高了系统的经济性。在配变三相不平衡时，且三相不平衡补偿容量满足的情况下，可控制三相逆变器输出三相不平衡补偿功率和发电功率，兼顾了配电配变三相不平衡调节和光伏发电并网；实现了分布式光伏、储能的分相并网发电、治理、配电和配变的三相平衡。
需要说明的是，在本发明实施例中第一滤波电容101、第二滤波电容102的电容值为根据实际情况进行选取，三相电抗器104的电感值为根据实际情况进行选取，对于此，本申请不作具体限制。
本发明实施例描述的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统以及应用场景是为了更加清楚的说明本发明实施例的技术方案，并不构成对于本发明实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着配电系统的演变和新应用场景的出现，本发明实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
本领域技术人员可以理解的是，图1中示出的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统并不构成对本发明实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
基于上述逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统，提出本发明的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法的各个实施例。
图2是本发明实施例提供的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法的流程图，在图2的示例中，该逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法包括但不限于步骤S100至步骤S600：
步骤S100，根据配电变压器低压侧a相线的a相负荷电流、b相线的b相负荷电流和c相线的c相负荷电流得到初始不平衡度；
步骤S200，在初始不平衡度达到预设的启动值的情况下，获取三相全桥逆变器前端负载侧的a相前端负荷电流、b相前端负荷电流和c相前端负荷电流，以及三相全桥逆变器后端负载侧的a相后端负荷电流、b相后端负荷电流和c相后端负荷电流；
步骤S300，根据a相前端负荷电流、b相前端负荷电流、c相前端负荷电流、a相后端负荷电流、b相后端负荷电流和c相后端负荷电流进行序分量分解处理，得到对应的a相负序电流、b相负序电流和c相负序电流，以及a相零序电流、b相零序电流和c相零序电流；
步骤S400，根据第一滤波电容和第二滤波电容串联后正负两端之间的电压和预设的参考电压计算得到a相电容电压控制分量、b相电容电压控制分量和c相电容电压控制分量；
步骤S500，根据a相负序电流、a相零序电流和a相电容电压控制分量得到a相补偿电流参考值，根据b相负序电流、b相零序电流和b相电容电压控制分量得到b相补偿电流参考值，根据c相负序电流、c相零序电流和c相电容电压控制分量得到c相补偿电流参考值；
步骤S600，向a相线、b相线和c相线分别输出对应的a相补偿电流、b相补偿电流和c相补偿电流，且通过滞环控制使输出的a相补偿电流、b相补偿电流和c相补偿电流分别跟踪a相补偿电流参考值、b相补偿电流参考值和c相补偿电流参考值，以分相调控不平衡电流。
本发明实施例的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统，在三相线对应的不平衡度大于预设的启动值的情况下，根据当前的前端三相负荷电流、后端三相负荷电流以及电容电压控制分量能够得到三相补偿电流参考值，以供三相全桥逆变器基于三相补偿电流参考值输出三相补偿电流，因此三相全桥逆变器能够利用光伏电源的输出功率来输出三相线各相所需的补偿电流，以实现三相电流不平衡调控，使得三相线上的三相电流达到平衡；因此，本发明实施例能够实现负载侧的三相不平衡电流的全补偿，降低了三相线路的损耗，提高了配电系统的电能质量。
具体地，在本实施例中，当初始不平衡达到预设的启动值时，说明电力系统出现了三相不平衡，初始不平衡度根据a相线的a相负荷电流、b相线的b相负荷电流和c相线的c相负荷电流得到。
具体地，在检测到三相不平衡的情况下，输出电源控制信号，以使光伏电源模块运行在最大发电模式下，从而使得光伏电源模块输出最大功率。
参照图3，本发明实施例的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法还包括步骤S700至步骤S800：
步骤S700，获取当前不平衡度，当前不平衡度由当前的a相负荷电流、b相负荷电流和c相负荷电流得到；
步骤S800，当当前不平衡度达到预设的设定值，根据当前的a相负荷电流、b相负荷电流、c相负荷电流、a相电容电压控制分量、b相电容电压控制分量和c相电容电压控制分量，更新输出的a相补偿电流、b相补偿电流和c相补偿电流。
通过在调节过程中多次检测当前的不平衡度，能够对补偿电流参考值进行迭代以适应当前情况下的不平衡情况，从而使得调节过程更加精准。
具体地，设定值预设为5％。
参照图4，步骤S300还包括但不限于步骤S310和步骤S320:
步骤S310，对a相前端负荷电流和a相后端电流求差，得到a相电流差值，对b相前端负荷电流和b相后端电流求差，得到b相电流差值，对c相前端负荷电流和c相后端电流求差，得到c相电流差值；
步骤S320，对a相电流差值、b相电流差值和c相电流差值进行序分量分解处理，得到对应的a相负序电流、b相负序电流和c相负序电流，以及a相零序电流、b相零序电流和c相零序电流。
具体地，配电变压器三相负荷不平衡时，通过远程通讯检测前端负载侧三相电流Ia1、Ib1、Ic1和后端负载侧三相电流Ia2、Ib2、Ic2；将Ia1与Ia2、Ib1与Ib2、Ic1与Ic2作差，差值根据电流序分量分解计算得到需补偿电流的负序电流
Figure BDA0003715467410000121
和零序电流
Figure BDA0003715467410000122
在一实施例中，负序、零序电流叠加电容电压控制分量Ia*、Ib*、Ic*得到补偿电流参考值Ia_ref、Ib_ref、Ic_ref；通过使三相全桥逆变器输出的实际补偿电流跟踪补偿电流参考值Ia_ref、Ib_ref、Ic_ref得到实际输出的补偿电流Ioa、Iob、Ioc。
具体地，根据a相负序电流、a相零序电流和a相电容电压控制分量得到a相补偿电流参考值，根据b相负序电流、b相零序电流和b相电容电压控制分量得到b相补偿电流参考值，根据c相负序电流、c相零序电流和c相电容电压控制分量得到c相补偿电流参考值，遵循如下公式：
Figure BDA0003715467410000131
Figure BDA0003715467410000132
Figure BDA0003715467410000133
其中，Ia_ref表示a相补偿电流参考值，Ib_ref表示b相补偿电流参考值，Ic_ref表示c相补偿电流参考值；
Figure BDA0003715467410000134
表示a相负序电流，
Figure BDA0003715467410000135
表示b相负序电流，
Figure BDA0003715467410000136
表示c相负序电流；Ia *表示a相电容电压控制分量，Ib *表示b相电容电压控制分量，Ic *表示c相电容电压控制分量。
在一实施例中，本发明实施例的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统还设置有线性控制器。
具体地，线性控制器采用比例积分(Proportional Integral，PI)控制器，以通过PI控制器对电容电压差值进行调节处理，得到进行相坐标变换处理所需的D轴有功分量。
参照图5，步骤S400还包括但不限于步骤S410至步骤S430:
步骤S410，获取滤波电压，滤波电压用于表征第一滤波电容和第二滤波电容串联后正极端和负极端之间的电压；
步骤S420，对滤波电压和预设的电压参考值求差，得到电容电压差值；
步骤S430，将电容电压差值输入PI控制器，得到进行相坐标变换处理所需的D轴有功分量；
步骤S440，根据D轴有功分量和预设的Q轴无功分量进行相坐标变换处理，得到a相电容电压控制分量、b相电容电压控制分量和c相电容电压控制分量，其中，Q轴无功分量预设为零。
参照图6，图6是本发明实施例提供的相坐标变换的流程示意图，具体地，滤波电压为第一滤波电容和第二滤波电容串联后正负极两端的电压差，用Udc表示。预设的电压参考值为第一滤波电容和第二滤波电容串联后正负极两端电压参考值，用Udc_ref表示。计算滤波电压和预设的电压参考值之间的差值，得到参考电压差，并将得到的参考电压差输入至PI控制器，得到有功分量参数，有功分量参数用于表征相坐标变换处理所需的d轴有功分量；，再根据有功分量参数和预设的无功分量参数进行dq/abc坐标变换，得到电容电压控制分量，其中，无功分量参数用于表征相坐标变换处理所需的q轴无功分量，且无功分量参数设置为0，经dq/abc变换后得到电容电压控制分量
Figure BDA0003715467410000141
具体地，采用派克变换(Park's Transformation)进行dq/abc变换处理。
在一实施例中，本发明实施例的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统还设置有用于向三相全桥逆变器发送开关信号的滞环控制器，三相全桥逆变器根据开关信号实现对补偿电流参考值的跟踪。
参照图7，本发明实施例还包括步骤S900至S1200：
步骤S900，对a相补偿电流参考值和a相补偿电流求差，得到a相补偿电流差值，对b相补偿电流参考值和b相补偿电流求差，得到b相补偿电流差值，对c相补偿电流参考值和c相补偿电流求差，得到c相补偿电流差值；
步骤S1000，将a相补偿电流差值、b相补偿电流差值和c相补偿电流差值输入滞环控制器，得到三相全桥逆变器的开关信号；
步骤S1100，控制三相全桥逆变器根据开关信号通过逆变a相输出端、逆变b相输出端和逆变c相输出端分别向三相电抗器输出a相输出电流、b相输出电流以及c相输出电流；
步骤S1200，三相电抗器根据a相输出电流、b相输出电流以及c相输出电流分别向a相线、b相线和c相线输出对应的a相补偿电流、b相补偿电流和c相补偿电流，以进行三相不平衡调节。
具体地，三相全桥逆变器的开关信号由Ia_ref与Ioa、Ib_ref与Iob、Ic_ref与Ioc作差，将差值分别送入滞环控制器，滞环控制器输出三相全桥逆变器的开关信号，从而能够通过滞环控制跟踪电流参考值Ia_ref、Ib_ref、Ic_ref来得输出实际的补偿电流Ioa、Iob、Ioc。
在一实施例中，本发明实施例的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法还包括在配电变压器三相负荷平衡时，控制三相全桥逆变器向a相线输出的a相输出功率、向b相线输出的b相输出功率以及向c相线输出的c相输出功率相等，且a相输出功率、b相输出功率和c相输出功率之和等于分布式光伏电源的总输出功率。
请参照图8至图12，图8是本发明一具体示例提供的后端负载三相不平衡电流波形图，图9是本发明一具体示例提供的前端负载三相不平衡电流波形图，图10是本发明一具体示例提供的三相全桥逆变器的输出电流波形图，图11是本发明一具体示例提供的电流补偿前的三相线的电流波形图，图12是本发明一具体示例提供的电流补偿后的三相线的电流波形图。
由图8至图12可知，在本发明的一具体示例中，三相线上的负荷电流处于不平衡状态时，电流不平衡度为37.2％，经过上述逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法调整以后，三相线上的负荷电流处于平衡状态，不平衡度为1.8％。因此，本发明实施例的技术方案，能够完全实现配变的三相平衡。
本发明实施例还提出了一种分相调控配电变压器不平衡电流的装置，包括：
至少一个存储器；
至少一个处理器；
至少一个程序；
程序被存储在存储器中，处理器执行至少一个程序以实现本公开实施上述的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法。该计算机设备可以为包括手机、平板电脑、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、车载电脑等任意智能终端。
具体地，参照图13，本发明实施例的分相调控配电变压器不平衡电流的装置包括：
处理器210，可以采用通用的中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本公开实施例所提供的技术方案；
存储器220，可以采用只读存储器(Read Only Memory，ROM)、静态存储设备、动态存储设备或者随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等形式实现。存储器220可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器220中，并由处理器210来调用执行本公开实施例的逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法；
输入/输出接口230，用于实现信息输入及输出；
通信接口240，用于实现本设备与其他设备的通信交互，可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信；
总线250，在设备的各个组件(例如处理器210、存储器220、输入/输出接口230和通信接口240)之间传输信息；
其中处理器210、存储器220、输入/输出接口230和通信接口240通过总线250实现彼此之间在设备内部的通信连接。
本发明实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质存储有计算机可执行指令，该计算机可执行指令用于使计算机执行上述逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法。
存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序以及非暂态性计算机可执行程序。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中，存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至该处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
本公开实施例描述的实施例是为了更加清楚的说明本公开实施例的技术方案，并不构成对于本公开实施例提供的技术方案的限定，本领域技术人员可知，随着技术的演变和新应用场景的出现，本公开实施例提供的技术方案对于类似的技术问题，同样适用。
本领域技术人员可以理解的是，图中示出的技术方案并不构成对本公开实施例的限定，可以包括比图示更多或更少的步骤，或者组合某些步骤，或者不同的步骤。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、设备中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。
本申请的说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
应当理解，在本申请中，“至少一个(项)”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：只存在A，只存在B以及同时存在A和B三种情况，其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项(个)”或其类似表达，是指这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，a，b或c中的至少一项(个)，可以表示：a，b，c，“a和b”，“a和c”，“b和c”，或“a和b和c”，其中a，b，c可以是单个，也可以是多个。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括多指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序的介质。
以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法，应用于电力系统，所述电力系统包括配电变压器和连接于所述配电变压器低压侧的a相线、b相线、c相线以及中性线n；其特征在于，所述逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统包括：
分布式电源，设置有正极电源输出端和负极电源输出端；
三相全桥逆变器，设置有正极逆变输入端、负极逆变输入端、逆变a相输出端、逆变b相输出端和逆变c相输出端，所述正极逆变输入端与所述正极电源输出端连接，所述负极逆变输入端与所述负极电源输出端连接，所述逆变a相输出端、所述逆变b相输出端和所述逆变c相输出端通过三相电抗器分别与所述a相线、所述b相线和所述c相线连接；所述三相全桥逆变器用于通过所述三相电抗器向所述a相线、所述b相线和所述c相线分别输出对应的补偿电流，以进行三相不平衡调节；
第一滤波电容，与所述正极逆变输入端和所述正极电源输出端连接；
第二滤波电容，与所述第一滤波电容串联，且所述第二滤波电容与所述负极逆变输入端和所述负极电源输出端连接，所述中性线n连接在所述第一滤波电容和所述第二滤波电容之间。
2.根据权利要求1所述的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法，其特征在于，所述分布式电源采用分布式光伏电源，所述分布式光伏电源的总输出功率满足实现三相电流不平衡治理所需的功率。
3.根据权利要求2所述的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统及方法，其特征在于，在所述a相线、所述b相线以及所述c相线的负荷电流不平衡的情况下，所述分布式电源运行于最大功率模式，且所述三相全桥逆变器基于所述a相线、所述b相线以及所述c相线的负荷电流分别输出针对各相的补偿电流，以调节所述配电变压器各相的电流至平衡状态；
在所述a相线、所述b相线以及所述c相线的负荷电流平衡的情况下，所述三相全桥逆变器输出至所述a相线、所述b相线以及所述c相线的功率相等，且所述三相全桥逆变器的总输出功率等于所述分布式光伏电源的总输出功率。
4.一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，其特征在于，应用于如权利要求1至3中任意一项所述的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统；
所述方法包括：
根据所述配电变压器低压侧a相线的a相负荷电流、所述b相线的b相负荷电流和所述c相线的c相负荷电流得到初始不平衡度；
在所述初始不平衡度达到预设的启动值的情况下，获取所述三相全桥逆变器前端负载侧的a相前端负荷电流、b相前端负荷电流和c相前端负荷电流，以及所述三相全桥逆变器后端负载侧的a相后端负荷电流、b相后端负荷电流和c相后端负荷电流；
根据所述a相前端负荷电流、所述b相前端负荷电流、所述c相前端负荷电流、所述a相后端负荷电流、所述b相后端负荷电流和所述c相后端负荷电流进行序分量分解处理，得到对应的a相负序电流、b相负序电流和c相负序电流，以及a相零序电流、b相零序电流和c相零序电流；
根据所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后正负两端之间的电压和预设的参考电压计算得到a相电容电压控制分量、b相电容电压控制分量和c相电容电压控制分量；
根据所述a相负序电流、所述a相零序电流和所述a相电容电压控制分量得到a相补偿电流参考值，根据所述b相负序电流、所述b相零序电流和所述b相电容电压控制分量得到b相补偿电流参考值，根据所述c相负序电流、所述c相零序电流和所述c相电容电压控制分量得到c相补偿电流参考值；
向所述a相线、所述b相线和所述c相线分别输出对应的a相补偿电流、b相补偿电流和c相补偿电流，且通过滞环控制使输出的所述a相补偿电流、所述b相补偿电流和所述c相补偿电流分别跟踪所述a相补偿电流参考值、所述b相补偿电流参考值和所述c相补偿电流参考值，以分相调控不平衡电流。
5.根据权利要求4所述的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，其特征在于，还包括：
获取当前不平衡度，所述当前不平衡度由当前的所述a相负荷电流、所述b相负荷电流和所述c相负荷电流得到；
当所述当前不平衡度达到预设的设定值，根据当前的所述a相负荷电流、所述b相负荷电流、所述c相负荷电流、所述a相电容电压控制分量、所述b相电容电压控制分量和所述c相电容电压控制分量，更新输出的所述a相补偿电流、所述b相补偿电流和所述c相补偿电流。
6.根据权利要求4所述的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，其特征在于，所述根据所述a相前端负荷电流、所述b相前端负荷电流、所述c相前端负荷电流、所述a相后端负荷电流、所述b相后端负荷电流和所述c相后端负荷电流进行序分量分解处理，得到对应的a相负序电流、b相负序电流和c相负序电流，以及a相零序电流、b相零序电流和c相零序电流，包括：
对所述a相前端负荷电流和所述a相后端电流求差，得到a相电流差值，对所述b相前端负荷电流和所述b相后端电流求差，得到b相电流差值，对所述c相前端负荷电流和所述c相后端电流求差，得到c相电流差值；
对所述a相电流差值、所述b相电流差值和所述c相电流差值进行序分量分解处理，得到对应的a相负序电流、b相负序电流和c相负序电流，以及a相零序电流、b相零序电流和c相零序电流。
7.根据权利要求4所述的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，其特征在于，
所述根据所述a相负序电流、所述a相零序电流和所述a相电容电压控制分量得到a相补偿电流参考值，根据所述b相负序电流、所述b相零序电流和所述b相电容电压控制分量得到b相补偿电流参考值，根据所述c相负序电流、所述c相零序电流和所述c相电容电压控制分量得到c相补偿电流参考值，遵循如下公式：
Figure FDA0003715467390000041
Figure FDA0003715467390000042
Figure FDA0003715467390000043
其中，Ia_ref表示所述a相补偿电流参考值，Ib_ref表示所述b相补偿电流参考值，Ic_ref表示所述c相补偿电流参考值；
Figure FDA0003715467390000044
表示所述a相负序电流，
Figure FDA0003715467390000045
表示所述b相负序电流，
Figure FDA0003715467390000046
表示所述c相负序电流；Ia *表示所述a相电容电压控制分量，Ib *表示所述b相电容电压控制分量，Ic *表示所述c相电容电压控制分量。
8.根据权利要求5所述的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，其特征在于，所述逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统还包括PI控制器，所述根据所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后正负两端之间的电压和预设的参考电压计算得到a相电容电压控制分量、b相电容电压控制分量和c相电容电压控制分量，包括：
获取滤波电压，所述滤波电压用于表征所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后正极端和负极端之间的电压；
对所述滤波电压和预设的电压参考值求差，得到电容电压差值；
将所述电容电压差值输入所述PI控制器，得到进行相坐标变换处理所需的D轴有功分量；
根据所述D轴有功分量和预设的Q轴无功分量进行相坐标变换处理，得到所述a相电容电压控制分量、所述b相电容电压控制分量和所述c相电容电压控制分量，其中，所述Q轴无功分量预设为零。
9.根据权利要求4所述的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，其特征在于，所述逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的系统还包括滞环控制器；
所述方法还包括：
对所述a相补偿电流参考值和所述a相补偿电流求差，得到a相补偿电流差值，对所述b相补偿电流参考值和所述b相补偿电流求差，得到b相补偿电流差值，对所述c相补偿电流参考值和所述c相补偿电流求差，得到c相补偿电流差值；
将所述a相补偿电流差值、所述b相补偿电流差值和所述c相补偿电流差值输入所述滞环控制器，得到所述三相全桥逆变器的开关信号；
控制所述三相全桥逆变器根据所述开关信号通过所述逆变a相输出端、所述逆变b相输出端和所述逆变c相输出端分别向所述三相电抗器输出a相输出电流、b相输出电流以及c相输出电流；
所述三相电抗器根据所述a相输出电流、所述b相输出电流以及所述c相输出电流分别向所述a相线、所述b相线和所述c相线输出对应的所述a相补偿电流、所述b相补偿电流和所述c相补偿电流，以进行三相不平衡调节。
10.根据权利要求4所述的一种逆变器分相控制和配变电流不平衡调节的方法，其特征在于，还包括：
在所述配电变压器三相负荷平衡时，控制所述三相全桥逆变器向a相线输出的a相输出功率、向b相线输出的b相输出功率以及向c相线输出的c相输出功率相等，且所述a相输出功率、所述b相输出功率和所述c相输出功率之和等于所述分布式光伏电源的总输出功率。
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