一種微電網分布式電源逆變器的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及分布式發電控制器技術領域，尤其涉及一種微電網分布式電源逆變器。
【背景技術】
[0002]分布式電源的引入會對配電網原有的運行控制和保護等帶來諸多方面的影響。特另IJ是當分布式電源發電量占整個電網比例很高時，即高滲透率情況下，對電網安全、穩定性會有很大的影響，如電壓、頻率、功率角、以及電網調度等。微電網內的分布式電源一般需要通過控制靈活的電力電子裝置連接到電網。
[0003]微電網存在兩種典型的運行模式，正常情況下微電網與常規電網并網運行，稱為聯網模式；當檢測到電網故障或電能質量不滿足要求時，微電網將及時與電網斷開運行于孤島模式。微電網控制器需要根據實際運行條件的變化實現兩種模式之間的平滑切換，在這種情況下，分布式電源逆變器起著控制的作用。
[0004]在低壓配電系統中，由于線路電阻值一般會大于線路電抗值，等效輸出阻抗受線路參數的影響，使得常規的下垂特性會出現失敏情況，下垂特性功率不能有效傳遞。現有技術在逆變器的輸出端加入大電感以確保輸出阻抗呈感性，這樣帶來了線路壓降增加和費用增加的問題。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型提供了一種微電網分布式電源逆變器，本實用新型降低了線路的壓降，滿足了實際應用中的需要，詳見下文描述:
[0006]一種微電網分布式電源逆變器，包括:逆變器、控制器，所述逆變器連接電網，所述控制器用于電壓環、電流環以及功率環的控制，所述微電網分布式電源逆變器還包括:正交相量構造電路，
[0007]所述逆變器包括:三相橋式逆變電路、以及R、L、C濾波電路；
[0008]所述控制器采集所述逆變器輸出的電流和負載電壓，并傳輸至所述正交相量構造電路；
[0009]所述正交相量構造電路輸出電流正交相量以及電壓正交相量至所述控制器；
[0010]所述控制器輸出調制信號控制所述逆變器的輸出電壓。
[0011]其中，所述控制器為:ARM處理器。
[0012]所述正交相量構造電路，用于以逆變器輸出的電流和負載電壓作為輸入信號，輸出電壓和電流的正交分量。
[0013]本實用新型提供的技術方案的有益效果是:本實用新型降低了線路的壓降，增強了分布式電源逆變器控制的實時性，同時使微電網適用于并網運行和孤島運行兩種模式，滿足了實際應用中的需要。
【附圖說明】
[0014]圖1為所述分布式電源逆變器拓撲結構的示意圖；
[0015]圖2為所述分布式電源逆變器電壓電流雙環控制結構示意圖；
[0016]圖3為所述分布式電源逆變器功率環控制結構示意圖；
[0017]圖4為所述分布式電源逆變器單相電路正交相量構造電路結構示意圖。
[0018]附圖中，各部件的列表如下:
[0019]1:逆變器；2:控制器；
[0020]3:正交相量構造電路；4:電網；
[0021]21:電壓控制器；22:電流控制器；
[0022]23:開環控制電路。
【具體實施方式】
[0023]為使本實用新型的目的、技術方案和優點更加清楚，下面對本實用新型實施方式作進一步地詳細描述。
[0024]一種微電網分布式電源逆變器，參見圖1，包括:逆變器1、控制器2以及正交相量構造電路3，其中，控制器2采用多環反饋控制，逆變器I連接電網4。
[0025]逆變器I包括:濾波電感、電容、電阻、線路阻抗、感抗和負載，即包括三相橋式逆變電路和R、L、C濾波電路。
[0026]其中，控制器2采集逆變器輸出的電流和負載電壓，并傳輸至正交相量構造電路3，正交相量構造電路3輸出電流正交相量以及電壓正交相量至控制器2 ;
[0027]控制器2獲取逆變器I輸出的瞬時有功和無功功率，并與參考的有功和無功功率進行比較，經過矢量變換得到內環電壓環的負載電壓參考值，最后經過電壓電流環內進行調節得到調制信號(SPffM信號)來控制逆變器I的輸出電壓。
[0028]其中，正交相量構造電路3將單相電路系統的電壓、電流相量大小不變逆時針旋轉90度構建一個與原電路對稱的虛擬電路，以此形成基于原單相電路系統的虛擬兩相電路系統，而單相電路的功率則為兩相功率的一半。采用一個閉環控制系統來構建正交相量構造電路3，將逆變電源輸出的電壓/電流信號輸入該閉環系統，通過控制系統的閉環控制構造出電壓和電流正交分量。
[0029]上述多環反饋控制中的電壓、電流雙環控制的結構如圖2所示，包括:電壓控制器21、電流控制器22、和開環控制電路23，采用電容電流作為電流環的控制量，圖中V1*為負載電壓V1的參考值，I。*為電容電流I。的參考值。外環為電壓環，內環為電流環。電壓環的主要目的是穩定負載電壓，采用PI控制，Kvp為比例系數，Kvl為積分系數。電流環的主要目的是提高系統的動態響應，所以采用比例控制，比例系數為K。為了能將高壓系統的下垂控制直接應用與外環功率環中，電壓電流環控制器參數分別設為K = 5，Kvp= 10，Kvl= 100，這樣保證了逆變器的輸出阻抗在50Hz時呈感性。
[0030]上述多環反饋控制中的功率環控制的結構如圖3所示。P*為輸出有功功率P的給定參考值，Q*為輸出無功功率Q的給定參考值。功率環的作用是對逆變器的輸出電壓和頻率進行調節，由于功率環采用的是給定參考值的下垂控制，且給定的頻率和電壓分別為50Hz和220V有效值。當微電網并網運行時，分布式電源逆變器的電壓和頻率受到大電網的箝位保持恒定，逆變器的輸出功率按照給定值輸出。所以，采用多環反饋控制可以實現逆變器在并網運行和孤島運行兩種模式之間的平滑切換，具有更好的適應性。
[0031]功率環中的實時PQ測量環節采用虛擬電路正交相量的功率測量，以縮短輸出功率測量時間，增強反饋控制系統的實時性。單相電路的正交相量構造電路3構造如圖4所示，該閉環系統以逆變電源輸出的電壓/電流信號作為其輸入信號，通過控制系統的閉環控制構造出電壓/電流的正交分量。圖4中輸入信號為X，輸出y為一跟隨X的信號，y’為X的正交分量。將電源輸出電壓u和輸出電流i分別作為該閉環控制系統的輸入信號X，通過閉環控制后即可獲得虛擬電壓、電流相量的實部和虛部，測得此刻的電壓電流瞬時值，并得出單相逆變器輸出的有功功率和無功功率。
[0032]本實用新型實施例對各器件的型號除做特殊說明的以外，其他器件的型號不做限制，只要能完成上述功能的器件均可。
[0033]本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖，上述本實用新型實施例序號僅僅為了描述，不代表實施例的優劣。
[0034]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種微電網分布式電源逆變器，包括:逆變器、控制器，所述逆變器連接電網，其特征在于，所述控制器用于電壓環、電流環以及功率環的控制，所述微電網分布式電源逆變器還包括:正交相量構造電路， 所述逆變器包括:三相橋式逆變電路、以及R、L、C濾波電路； 所述控制器采集所述逆變器輸出的電流和負載電壓，并傳輸至所述正交相量構造電路； 所述正交相量構造電路輸出電流正交相量以及電壓正交相量至所述控制器； 所述控制器輸出調制信號控制所述逆變器的輸出電壓。2.根據權利要求1所述的一種微電網分布式電源逆變器，其特征在于，所述控制器為:ARM處理器。3.根據權利要求1所述的一種微電網分布式電源逆變器，其特征在于， 所述正交相量構造電路，用于以逆變器輸出的電流和負載電壓作為輸入信號，輸出電壓和電流的正交分量。
【專利摘要】本實用新型公開了一種微電網分布式電源逆變器，包括：逆變器、控制器，所述控制器用于電壓環、電流環以及功率環的控制，所述微電網分布式電源逆變器還包括：正交相量構造電路，所述逆變器包括：三相橋式逆變電路、以及R、L、C濾波電路；所述控制器采集所述逆變器輸出的電流和負載電壓，并傳輸至所述正交相量構造電路；所述正交相量構造電路輸出電流正交相量以及電壓正交相量至所述控制器；所述控制器輸出調制信號控制所述逆變器的輸出電壓。本實用新型實現在微電網的并網運行和孤島運行兩種不同模式下進行平滑切換，具有很好的輸出控制特性。
【IPC分類】H02J3/38
【公開號】CN204886208
【申請號】CN201520624585
【發明人】孔祥玉, 曾意, 葉世峰, 李邦峰, 吳爭榮, 郭曉斌, 許愛東, 陳華軍, 楊航, 鄭楨, 洪同慶, 趙景飛, 劉巖, 張禹森
【申請人】天津大學, 海南電網有限責任公司, 南方電網科學研究院有限責任公司, 中國南方電網有限責任公司電網技術研究中心
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年8月18日