CN204131140U - 一种逆变型分布式电源并网控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种逆变型分布式电源并网控制装置，包括DSP处理单元、与所述DSP处理单元相连接的信号调理模块、与信号调理模块相连接的电流互感器、电压互感器。所述信号调理模块通过AD采样电路与DSP处理单元相连接；所述的AD采样电路为数字采样电路；所述信号调理模块包括滤波电路和比例加法电路。还包括与DSP处理单元相连接的上机位；还包括与DSP处理单元相连接的外围扩展电路。本控制装置能够自动根据并网点信号自适应调整逆变装置，能够保证电网瞬时故障时，逆变装置不脱网运行，保障电网安全。控制模式具有功能一体化，可进行恒功率控制、低压穿越控制和断网控制。本控制装置有效降低了分布式电源并网对大电网不良影响，提高了供电可靠性。

Description

一种逆变型分布式电源并网控制装置

技术领域

本实用新型涉及电源并网控制装置，具体为一种逆变型分布式电源并网控制装置。

背景技术

逆变型分布式电源作为发电应用的一种方式，目前已经开始在工程应用中推广。近年来，国内外关于分布式电源并网技术研究发展迅速，现有的并网控制装置主要针对风力发电并网和光伏发电并网，对于其他逆变型分布式电源并网并不适用，比如燃料电池、直流电机等这些需要逆变器并网的能源。目前针对风力发电并网的低压穿越控制，体现在风机本身功率输出的控制策略或者串联变流器系统，并网装置功能单一，具体内容可参见中国专利公开号为CN202014104U“一种风力发电用低压穿越装置”；现有的光伏并网控制装置，缺少对电网稳定和故障时两种情况考虑，如中国专利公开号CN202524099U“光伏发电并网控制装置”，该装置并不具备电网瞬时故障时低压穿越能力。对于现有光伏并网低压穿越控制装置，主要通过自适应调整逆变器直流的输入，达到控制功率输出的目的，但是对其他逆变型分布式电源并网并不适用，具体内容参见中国专利公开号为CN103618335A的“一种用于光伏并网逆变器低电压穿越的控制方法”。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，而提供一种有效降低分布式电源并网对大电网不良影响，提高供电可靠性的逆变型分布式电源并网控制装置。

实现本实用新型目的的技术方案是：

一种逆变型分布式电源并网控制装置，包括DSP处理单元、与所述DSP处理单元相连接的信号调理模块、与信号调理模块相连接的电流互感器、电压互感器。

所述信号调理模块通过AD采样电路与DSP处理单元相连接。

所述的AD采样电路为数字采样电路。

所述信号调理模块包括滤波电路和比例加法电路。

还包括与DSP处理单元相连接的上机位。

还包括与DSP处理单元相连接的外围扩展电路。

所述的外围扩展为外部存储器。

一个良好多功能的逆变型分布式电源并网控制装置和方法是至关重要的，该装置应该具备电网故障判断、电压跌落检测、低压穿越控制和控制孤岛运行功能，而且完成低压穿越运行模式只需通过控制PWM信号完成。

本控制装置采用逆变器并网的新能源，适用广泛。通过直接控制PWM信号，完成对逆变器的控制。能够保证电网瞬时故障时，逆变装置不脱网运行，保障电网安全。能够自动根据并网点信号自适应调整逆变装置。控制模式具有功能一体化，可进行恒功率控制、低压穿越控制和断网控制。

本控制装置有效降低了分布式电源并网对大电网不良影响，提高了供电可靠性。

附图说明

图1为实施例的电路方框图；

图2为本控制装置并网连接图；

图3为控制策略流程图；

图4为逆变器控制框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型内容作进一步的阐述，但不是对本实用新型的限定。

实施例：

参照图1，一种逆变型分布式电源并网控制装置，包括DSP处理单元、与所述DSP处理单元相连接的信号调理模块、与信号调理模块相连接的电流互感器、电压互感器。

所述信号调理模块通过AD采样电路相与DSP处理单元相连接。

还包括与DSP处理单元相连接的上机位。

还包括与DSP处理单元相连接的外围扩展电路。

所述DSP处理单元采用TMS320LF2407A芯片，对三相交流信号进行分析，可以得到并网点三相电压跌落深度和频率偏差，并且可以根据三相电压跌落深度实现对逆变器的调节控制和断路器合闸控制。

所述AD采样电路为数字采样电路，AD转换器的型号为ADC0801，AD采样电路接收信号调理模块处理后的数字信号，并输入到DSP处理单元。

所述上机位为输出计算机，上机位输出结果，并监控并网装置的运行状态。所述外围扩展电路为外部存储器，存储器型号为6264。

所述信号调理模块包括滤波电路和比例加法电路，滤波电路是由带通滤波电路组成，采集到的交流电压、电流信号经过滤波电路和比例加法电路后，送入AD采集通道。

所述电压互感器和电流互感器彼此独立工作采集交流电压和交流电流；电压互感器型号为JDZ-3，采集逆变器经过并网电容后的交流电压V_abc；电流互感器型号为LDJ2-10，采集逆变器经过并网电感后的交流电流I_abc。

如图2所示，应用时，本并网控制装置与逆变器门极、并网电感输出端、并网电容输出端、断路器控制端相连接。

本控制装置具体控制步骤如图3所示：

s001：DSP处理单元对采集到的电压信号进行分析处理，并网点电压跌落0.9pu以下进行判断；

s002：当并网点三相交流电压没有跌落到0.9pu以下时，DSP处理单元发出逆变器恒功率控制指令，保持恒功率控制策略不变；

s003：当并网点三相交流电压跌落到0.9pu以下时，判断并网点电压落到0.2pu以下；

s004：当并网点三相交流电压没有跌落到0.2pu以下时，DSP处理单元发出指令断开电压外环；

s005：DSP处理单元计算并网点三相交流电压跌落深度，发出给定无功电流指令，根据电压跌落深度补偿无功电流；

s006：DSP处理单元根据上一步计算得到的无功电流值，发出给定有功电流指令，有功电流直接给定；

s007：当并网点三相交流电压跌落到0.2pu以下时，DSP处理单元发出断路器合闸指令。

逆变型分布式电源并网控制装置主要控制逆变器和断路器，其中逆变器控制包括恒功率控制和低压穿越控制。

如图4所示，逆变器控制包括三相电压、电流旋转坐标dq变换1、恒功率控制电流指令2、低压穿越控制电流指令3、电流内环控制4。

三相电压、电流旋转坐标变换1，对并网点的三相电压、电流进行两相旋转坐标dq变换，可以得到无功电流和有功电流，同时可以根据三相电压d轴分量判断电压是否跌落。

恒功率控制2，V_abc为逆变型分布式电源并网点电压，也被称为交流侧电压，I_abc为交流侧电流。DSP采集并网点电压V_abc，判断是否跌落，如果电压没有跌落到0.9pu以下，采用恒功率控制(PQ)策略。恒功率控制有功电流指令有功电流指令其中u_gd为并网点三相电压旋转坐标d轴分量，P_ref和Q_ref为有功功率和无功功率预设值。

低压穿越控制3，逆变型分布式电源并网时，逆变器直流侧都会并联储能装置，可近似看作其直流侧电压基本保持恒定。

目前我国国家电网公司对于光伏并网技术有一定的技术规范，要求光伏电站在瞬时故障期间能够保证不脱网运行，但是应对电压跌落时，并没有对光伏电站的无功支撑能力提出具体的措施和要求。所以本实用新型根据德国提出的分布式电源并网标准，设计针对逆变型的分布式电源并网的控制策略，在电网发生瞬时故障期间，根据电压跌落深度对无功电流进行调整，即：

$i_q^{*}=\left\{\begin{array}{cc}0& (\mathrm{\α}>0.9)\\ 2(1-\mathrm{\α})& (0.4\≤\mathrm{\α}\≤0.9)\\ 1.2& (0.2\≤\mathrm{\α}\≤0.4)\end{array}\right.---\left(1\right)$

其中为旋转坐标q轴分量，α为并网点电压幅值。

当电网发生故障时，电压跌落，逆变装置进入低压穿越模式，DSP会实时检测电压，并可以实时计算并网点电压跌落深度K(K＝1-α，α为并网点电压幅值)，同时会断开恒功率控制环。当并网点电压幅值跌落在0.4pu～0.9pu区间时，发出直接给定有功电流无功电流指令，无功电流而有功电流根据直接给定，其中i_e为电网正常运行时逆变器电流内环有功电流指令；当并网点电压幅值跌落在0.2pu～0.4pu区间时，无功电流指令有功电流指令

电流内环控制4，电流内环控制采用前馈补偿和PI调节的控制方式，控制方程式如下：

$\left\{\begin{array}{c}{u}_d^{*}=(k_P+\frac{k_I}{s})(i_d^{*}-i_d)+{\mathrm{Ri}}_d+{\mathrm{wLi}}_q+u_{\mathrm{gd}}\\ u_q^{*}=(k_P+\frac{k_I}{s})(i_q^{*}-i_q)+{\mathrm{Ri}}_q-{\mathrm{wLi}}_d+u_{\mathrm{gq}}\end{array}\right.---\left(2\right)$

其中k_P、k_I分别为电流内环比例积分调节系数；R、L和w分别为并网电阻、电感和同步角速度；i_d、i_q分别为并网点三相电流旋转坐标dq分量；u_gd、u_gq分别为并网点三相电压旋转坐标dq分量。

Claims (7)

1.一种逆变型分布式电源并网控制装置，其特征是，包括DSP处理单元、与所述DSP处理单元相连接的信号调理模块、与信号调理模块相连接的电流互感器、电压互感器。

2.根据权利要求1所述的逆变型分布式电源并网控制装置，其特征是，所述信号调理模块通过AD采样电路与DSP处理单元相连接。

3.根据权利要求2所述的逆变型分布式电源并网控制装置，其特征是，所述的AD采样电路为数字采样电路。

4.根据权利要求1所述的逆变型分布式电源并网控制装置，其特征是，所述信号调理模块包括滤波电路和比例加法电路。

5.根据权利要求1所述的逆变型分布式电源并网控制装置，其特征是，还包括与DSP处理单元相连接的上机位。

6.根据权利要求1所述的逆变型分布式电源并网控制装置，其特征是，还包括与DSP处理单元相连接的外围扩展电路。

7.根据权利要求6所述的逆变型分布式电源并网控制装置，其特征是，所述的外围扩展为外部存储器。