逆變器輸出電壓的控制方法及裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及逆變器控制技術領域，尤其涉及一種逆變器輸出電壓的控制方法及裝 置。
【背景技術】
[0002] 逆變器是將從電網側獲取的質量不高的交流電能或者將直流蓄電池、其他各種可 再生能源（如風能、太陽能）產生的電能轉換成的高質量的交流電能，以滿足負載的要求， 從而給靈敏的電子設備供電，因此逆變器是電力電子裝置的重要組成部分之一。目前應用 領域中對供電的電能質量的要求不斷提高，同時隨著分布式發電系統的迅猛發展，逆變器 的重要性也變得愈發明顯。新型的分布式發電系統的關鍵技術之一是研制出使電網與各種 發電裝置可靠聯結的電力電子設備，而逆變器就是這種電力電子設備的核心裝置。
[0003]目前，對基于線性負載的傳統逆變器的研發已經比較完善和成熟，而對基于非線 性負載的新型逆變器的特點和性能的研究很少。這與目前大量工作于非線性負載的電力電 子設備的廣泛應用是不同步的。因此對基于非線性負載的逆變器的特點和性能進行研究具 有重要意義。
[0004] 分布式發電的發展趨勢是多種逆變器組成的微電網應用。在大多數情況下，實際 系統中的負載應該是含有非線性負載。逆變器除了要完成電能交直流形式的轉換外還應能 在線性及非線性負載下提供穩定高質量的電能。以下介紹兩種現有的逆變器控制方法：
[0005] (1)功率-電壓-電流三環控制方法
[0006] 此方法利用下垂特性設計了逆變器的功率外環控制器，這種逆變器的功率外環控 制器不僅利用電壓閉環控制器提高了對逆變器輸出端電壓的控制能力，并利用電流閉環控 制器提高了系統的響應速度，最主要的是其實現了逆變器基于本地信息的功率自動分配功 能。對于高壓發、輸電線路阻抗以感性為主的傳統電網實用性較強，但對線路阻抗以阻性為 主的中、低壓配電網的系統來說，線路阻抗以阻性為主將對上述控制方法的控制性能產生 不利影響。該方法中逆變器可通過對其電壓和電流閉環控制參數的調節，使逆變器等效輸 出阻抗在基頻段內為感性，從而實現對線路阻感比的調節作用，改善逆變器的功率分配性 能。
[0007] 該方法的缺點如下：由于功率-電壓-電流三環控制方法中設定電壓和電流閉環 控制參數需兼顧逆變器的穩定性要求，所以這種方法對逆變器通過戴維南或者諾頓等效的 輸出阻抗調節范圍相對比較小，在非線性負載工況下對逆變器輸出電壓控制性能的改進作 用有限。
[0008] (2)虛擬阻抗控制方法
[0009] 為了克服"功率-電壓-電流"三環下垂控制性能下線路阻抗以阻性為主的不利 影響，改善逆變器功率控制性能，提出了虛擬阻抗控制方法。此方法通過從電壓閉環指令中 減去逆變器輸出電流在虛擬阻抗上壓降的方式，利用對虛擬阻抗的調節來實現對逆變器等 效輸出阻抗的調節，進而實現了對線路阻抗比的調節作用，這種方法與上述三環控制方法 相比，可有效抑制線路阻抗以阻性為主對逆變器輸出功率控制性能的不利影響。
[0010] 該方法的缺點如下：虛擬阻抗控制方法主要針對基頻阻抗配比進行調節，無法實 現逆變器諧波阻抗的調節，進而無法對非線性負載條件下的逆變器輸出電壓進行調節。
[0011] 因此，對于非線性負載工況下對逆變器輸出電壓進行改善的問題，目前并未提出 有效的解決方案。
【發明內容】
[0012] 本發明提供了一種逆變器輸出電壓的控制方法及裝置，以至少解決如何在非線性 負載工況下對逆變器輸出電壓進行有效改善的問題。
[0013] 根據本發明的一個方面，提供了一種逆變器輸出電壓的控制方法，包括：對逆變 器輸出給負載的三相輸出電壓進行坐標變換，得到dq坐標系下的第一電壓反饋值仏和 第二電壓反饋值U q;利用第一加法器對所述第一電壓反饋值UjP預設的第一負載電壓 值U/進行計算，輸出第一計算結果，對所述第一計算結果進行比例積分諧振（Proportion Integral Resonant，簡稱為PIR)控制，輸出第一補償交流量；利用第二加法器對所述第二 電壓反饋值Uq和預設的第二負載電壓值U :進行計算，輸出第二計算結果，對所述第二計算 結果進行PIR控制，輸出第二補償交流量；對所述第一補償交流量和所述第二補償交流量 進行反坐標變換，得到三相補償電壓，對所述三相補償電壓進行正弦脈寬調制，得到脈沖信 號，將所述脈沖信號作為補償量傳輸給所述逆變器。
[0014] 在一個實施例中，所述第一負載電壓值U/和所述第一負載電壓值U :均為直流量。
[0015] 根據本發明的另一個方面，提供了一種逆變器輸出電壓的控制方法，包括：對逆變 器輸出給負載的三相輸出電壓進行坐標變換，得到dq坐標系下的第一電壓反饋值U d和第 二電壓反饋值Uq;利用第一加法器對所述第一電壓反饋值U d和預設的第一負載電壓值U / 進行計算，輸出第一計算結果，對所述第一計算結果進行比例積分諧振PIR控制，將其輸出 作為第一電流給定值I/;利用第二加法器對所述第二電壓反饋值U q和預設的第二負載電 壓值IC進行計算，輸出第二計算結果，對所述第二計算結果進行PIR控制，將其輸出作為第 二電流給定值ΙΛ對所述逆變器的三相輸出電流進行坐標變換，得到dq坐標系下的第一電 流反饋值I d和第二電流反饋值I q;利用第三加法器對所述第一電流反饋值I d和所述第一電 流給定值1/進行計算，輸出第三計算結果，對所述第三計算結果進行PIR控制，輸出第一補 償交流量；利用第四加法器對所述第二電流反饋值I q和所述第二電流給定值I :進行計算， 輸出第四計算結果，對所述第四計算結果進行PIR控制，輸出第二補償交流量；對所述第一 補償交流量和所述第二補償交流量進行反坐標變換，得到三相補償電壓，對所述三相補償 電壓進行正弦脈寬調制，得到脈沖信號，將所述脈沖信號作為補償量傳輸給所述逆變器。
[0016] 在一個實施例中，所述第一負載電壓值U/和所述第一負載電壓值U :均為直流量。
[0017] 根據本發明的一個方面，提供了一種逆變器輸出電壓的控制裝置，包括：坐標變換 單元，用于對逆變器輸出給負載的三相輸出電壓進行坐標變換，得到dq坐標系下的第一電 壓反饋值U d和第二電壓反饋值U q;第一加法器，用于對所述第一電壓反饋值U d和預設的第 一負載電壓值U/進行計算，輸出第一計算結果；第一 PIR控制器，用于對所述第一計算結果 進行PIR控制，輸出第一補償交流量；第二加法器，用于對所述第二電壓反饋值Uq和預設的 第二負載電壓值IC進行計算，輸出第二計算結果；第二PIR控制器，用于對所述第二計算結 果進行PIR控制，輸出第二補償交流量；反坐標變換單元，用于對所述第一補償交流量和所 述第二補償交流量進行反坐標變換，得到三相補償電壓；正弦脈寬調制單元，用于對所述三 相補償電壓進行正弦脈寬調制，得到脈沖信號，將所述脈沖信號作為補償量傳輸給所述逆 變器。
[0018] 在一個實施例中，所述第一負載電壓值U/和所述第一負載電壓值U:均為直流量。 「0〇191 亦一個走偷仿Il由·所祙笛一 PTR控制器和所述第二PIR控制器的傳遞函數均為：
其中，s表示時域，Kp為比例系數，K :為積分系數， Kr為諧振系數，ω。為諧振截止頻率，6 ω。為諧振頻率。
[0020] 根據本發明的另一個方面，提供了一種逆變器輸出電壓的控制裝置，包括：第一坐 標變換單元，用于對逆變器輸出給負載的三相輸出電壓進行坐標變換，得到dq坐標系下的 第一電壓反饋值U d和第二電壓反饋值U q;第一加法器，用于對所述第一電壓反饋值U d和預 設的第一負載電壓值U/進行計算，輸出第一計算結果；第一 PIR控制器，用于對所述第一 計算結果進行PIR控制，將其輸出作為第一電流給定值I/;第二加法器，用于對所述第二電 壓反饋值U q和預設的第二負載電壓值U :進行計算，輸出第二計算結果；第二PIR控制器， 用于對所述第二計算結果進行PIR控制，將其輸出作為第二電流給定值ΙΛ第二坐標變換 單元，用于對所述逆變器的三相輸出電流進行坐標變換，得到dq坐標系下的第一電流反饋 值I d和第二電流反饋值I q;第三加法器，用于對所述第一電流反饋值I d和所述第一電流給 定值1/進行計算，輸出第三計算結果；第三PIR控制器，用于對所述第三計算結果進行PIR 控制，輸出第一補償交流量；第四加法器，用于對所述第二電流反饋值Iq和所述第二電流給 定值1:進行計算，輸出第四計算結果；第四PIR控制器，用于對所述第四計算結果進行PIR 控制，輸出第二補償交流量；反坐標變換單元，用于對所述第一補償交流量和所述第二補償 交流量進行反坐標變換，得到三相補償電壓；正弦脈寬調制單元，用于對所述三相補償電壓 進行正弦脈寬調制，得到脈沖信號，將所述脈沖信號作為補償量傳輸給所述逆變器。
[0021] 在一個實施例中，所述第一負載電壓值U/和所述第一負載電壓值U :均為直流量。
[0022] 在一個實施例中，所述第一 PIR控制器、所述第二PIR控制器、所述第三PIR控制 器和所述第四PIR控制器的傳遞函數均為
其中， s表示時域，Kp為比例系數，K1為積分系數，Kr為諧振系數，ω。為諧振截止頻率，6 ω。為諧 振頻率。
[0023] 通過本發明的逆變器輸出電壓的控制方