CN203326915U - 用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，包括电压环PI补偿器，三相电流采集单元，电流环PI补偿器，电网电压前馈量采集单元，PWM生成器和驱动电路，电压环PI补偿器与三相电流采集单元的输出端通过第一减法器与电流环PI补偿器的输入端相连接，电流环PI补偿器与电网电压前馈量采集单元的输出端通过加法器与PWM生成器的输出端相连接，PWM生成器的输出端通过驱动电路与并网逆变器的桥臂开关管相连接。本实用新型的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，减小了并网逆变器对电网的冲击电流，降低分布式发电系统对电网安全造成影响，具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本实用新型涉分布式发电技术领域，具体涉及一种用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统。
背景技术
随着新能源与分布式发电的快速发展，越来越多的分布式能源通过并网逆变器接入电网，对于电网的安全产生了一定的影响。特别是当电网产生突变的情况下，由于并网逆变器控制环路的响应速度问题，会使得输出电流对电网产生较大的冲击。该冲击电流的产生使得电网侧安装的继电保护装置可能产生误动作，并网逆变器（包括光伏、风电、燃料电池等）一般都采用电压电流双环的控制方式，控制输出电流波形为与电网同频同相的正弦波，其中电流控制环路补偿器一般采用比例积分（PI）或者比例（P）调节器，为了减小流控制环路补偿器的调节压力，采用电网电压前馈的方式，使得系统等效为一个无源跟踪系统，能够减小电网对系统的影响。但是，由于电网中电压采样电路存在运放等器件的零漂等问题，会导致进入主控芯片的采样信号存在一定的失真、毛刺和直流分量等，如果将此信号直接加于电流控制环路中（称为瞬时值前馈），会对输出的电流波形带来畸变、直流分量等现象，为了解决这一现象，普遍的做法是提取一个工频电网电压周期（20ms）的电网电压有效值，将其乘以内部的正弦表，作为电网电压的前馈信号（称为有效值前馈），该方法虽然可以滤除电网电压采样误差对控制环路的影响，但是当电网电压发生波动特别是突变时，由于电网的电压前馈不会突变，所以电流控制环路输出的占空比也不会突变，导致输出电流发生波动，对电网产生较大的电流冲击，要在5个开关周期（约300us）后电流控制环才能做出抑制波动的响应，使分布式发电系统对电网安全造成影响。
实用新型内容
本实用新型所解决的技术问题是克服现有技术的并网逆变器输出的电流波形带来畸变、直流分量等现象，得不到有益改善，对电网安全造成影响的问题。本实用新型的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，既保证了在并网逆变器稳态运行时输出电流的稳定控制，又能在电网电压突变的情况下将对电网的冲击电流产生快速的抑制作用，减小了并网逆变器对电网的冲击电流，降低分布式发电系统对电网安全造成影响，具有良好的应用前景。
为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：
一种用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，其特征在于：包括
电压环PI补偿器，用于得到并网逆变器输出三相电流给定值；
三相电流采集单元，用于采用并网逆变器输出的三相电流值；
电流环PI补偿器，用于三相电流给定值与三相电流值之差进行电流补偿；
电网电压前馈量采集单元，用于采集电网的三相电压的前馈量；
PWM生成器，用于生成PWM驱动信号；
驱动电路，用于控制PWM驱动信号驱动并网逆变器中的桥臂开关管；
所述电压环PI补偿器与三相电流采集单元的输出端通过第一减法器与电流环PI补偿器的输入端相连接，所述电流环PI补偿器与电网电压前馈量采集单元的输出端通过加法器与PWM生成器的输出端相连接，所述PWM生成器的输出端通过驱动电路与并网逆变器的桥臂开关管相连接。
前述的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，其特征在于：所述电压环PI补偿器的输入端与第二减法器的输出端相连接，第二减法器的输入分别为母线电压值信号和母线电压给定值信号。
前述的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，其特征在于：所述电网电压前馈量采集单元设有存储电路，所述存储电路用于存储上个采集周期的电压值。
本实用新型的有益效果是：本实用新型的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，在每个开关周期（约60us）内对电网电压的突变进行判断，使得并网逆变器控制环快速响应电网电压突变，防止了输出电流的突变，既保证了在并网逆变器稳态运行时输出电流的稳定控制，又能在电网电压突变的情况下将对电网的冲击电流产生快速的抑制作用，减小了并网逆变器对电网的冲击电流，降低分布式发电系统对电网安全造成影响，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本实用新型的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统的系统框图。
图2是本实用新型的应用在一单级三相并网逆变器的系统框图。
图3是本实用新型的电网电压前馈量采集单元的工作原理图。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，一种用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，包括
电压环PI补偿器，用于得到并网逆变器输出三相电流给定值，电压环PI补偿器的输入端与第二减法器的输出端相连接，第二减法器的输入分别为母线电压值信号和母线电压给定值信号，将母线电压值与母线电压给定值之差通过电压环PI补偿器，即得到并网逆变器输出三相电流给定值；
三相电流采集单元，用于采用并网逆变器输出的三相电流值；
电流环PI补偿器，用于三相电流给定值与三相电流值之差进行电流补偿；
电网电压前馈量采集单元，用于采集电网的三相电压的前馈量，所述电网电压前馈量采集单元设有存储电路，存储电路用于存储上个采集周期的电压值，能够判断当前电网的电压值与上个周期电网的电压值有没有较大的变化，从而输出电压前馈量；
PWM生成器，用于生成PWM驱动信号；
驱动电路，用于控制PWM驱动信号驱动并网逆变器中的桥臂开关管；
其中电压环PI补偿器与三相电流采集单元的输出端通过第一减法器与电流环PI补偿器的输入端相连接，所述电流环PI补偿器与电网电压前馈量采集单元的输出端通过加法器与PWM生成器的输出端相连接，所述PWM生成器的输出端通过驱动电路与并网逆变器的桥臂开关管相连接。
如图2所示，本实用新型的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统应用在一单级三相并网逆变器上，当然也适用于并网逆变器两级结构的并网逆变器，逆变部分也可以为单相逆变器或者三相，区别与传统的减少并网逆变器冲击电流的控制系统，电网电压前馈量采集单元无需做工频的有效值计算和乘正弦表，选取三相输出电流中的A相电流为例，将母线电压值Vdc与母线电压给定值V*dc之差，通过电压环PI补偿器1，输出作为输出电流给定值I*o，输出电流给定值I*o与输出电流Io（通过三相电流采集单元4采集得到）之差，通过电流环PI补偿器2，与电网电压前馈量单元5的输出相加作为PWM生成器3的输入，PWM生成器3输出的PWM波通过驱动电路驱动并网逆变器桥臂的开关管，控制并网逆变器的输出，当电网电压发生突变的情况下，电网前馈量能够快速响应，使得输出电流不会产生较大的变化，有效的抑制了输出电流的冲击，当由于电网电压的瞬时值采样量存在由于运放的零漂等问题所带来的采样误差，毛刺，直流分量等，如果在稳态运行时将该采样量作用于控制环路，将会使得输出电流波形产生畸变与直流分量等问题，当检测到电网电压为稳态时需要将瞬时值前馈切换为有效值前馈控制，通过电网电压前馈量采集单元输出电压前馈量控制PWM生成器生成PWM波的占空比，从而控制单级三相并网逆变器的电流输出。
如图3所示，本实用新型的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统的电网电压前馈量采集单元的工作过程如下：先开启电网电压前馈量采集单元完成电网电压的数据采集，然后将内部的AD转换得到的电网电压实时采集量，每个开关周期（约60us）内对电网电压的突变进行判断，若发现当前电网电压的值与上个周期的电网电压值有较大的变化（这里设置为30%突变量）时，通过电网电压前馈量采集单元输出电压前馈量控制PWM生成器生成PWM波的占空比；若未发现电网电压发生突变，则判断电网电压是否处于稳定状态；若果由于之前发生的电网电压突变已经结束，并且输出电流处于稳定控制状态，则切换电网电压前馈为有效值前馈（固定设定的前馈量），如果检测到当前电网电压仍处于波动状态或者输出电流尚未稳定，则保持电网电压前馈为瞬时值前馈(电网电压前馈量采集单元的实时输出前馈量)，输出前馈量后，退出开关周期中断，等待下次开关周期中断。
综上所述，本实用新型的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，在每个开关周期（约60us）内对电网电压的突变进行判断，使得并网逆变器控制环快速响应电网电压突变，防止了输出电流的突变，既保证了在并网逆变器稳态运行时输出电流的稳定控制，又能在电网电压突变的情况下将对电网的冲击电流产生快速的抑制作用，减小了并网逆变器对电网的冲击电流，降低分布式发电系统对电网安全造成影响，具有良好的应用前景。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.一种用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，其特征在于：包括
电压环PI补偿器，用于得到并网逆变器输出三相电流给定值；
三相电流采集单元，用于采用并网逆变器输出的三相电流值；
电流环PI补偿器，用于三相电流给定值与三相电流值之差进行电流补偿；
电网电压前馈量采集单元，用于采集电网的三相电压的前馈量；
PWM生成器，用于生成PWM驱动信号；
驱动电路，用于控制PWM驱动信号驱动并网逆变器中的桥臂开关管；
所述电压环PI补偿器与三相电流采集单元的输出端通过第一减法器与电流环PI补偿器的输入端相连接，所述电流环PI补偿器与电网电压前馈量采集单元的输出端通过加法器与PWM生成器的输出端相连接，所述PWM生成器的输出端通过驱动电路与并网逆变器的桥臂开关管相连接。
2.根据权利要求1所述的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，其特征在于：所述电压环PI补偿器的输入端与第二减法器的输出端相连接，第二减法器的输入分别为母线电压值信号和母线电压给定值信号。
3.根据权利要求1所述的用于减少并网逆变器冲击电流的控制系统，其特征在于：所述电网电压前馈量采集单元设有存储电路，所述存储电路用于存储上个采集周期的电压值。
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| CN113794222A (zh) * | 2021-07-30 | 2021-12-14 | 广东电网有限责任公司广州供电局 | 并网逆变器电流预测方法、装置、计算机设备和存储介质 |
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2013
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Granted publication date: 20131204 |
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| CX01 | Expiry of patent term |