[發(fā)明專利]基于電容電流內(nèi)環(huán)的并網(wǎng)無(wú)縫切換控制器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910233696.1
• 申請(qǐng)日: 2009-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101694944A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-04-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚志壘;胡國(guó)文;陳榮;顧春雷;孫宏國(guó);薛迎成
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 鹽城工學(xué)院
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及可獨(dú)立與并網(wǎng)雙模式運(yùn)行并網(wǎng)逆變器的控制方法，尤其是基于電容電流 內(nèi)環(huán)的并網(wǎng)無(wú)縫切換控制器及其控制方法。

背景技術(shù)

隨著化石能源的不斷緊缺和環(huán)境污染的日益加劇，基于可再生能源的分布式發(fā)電系 統(tǒng)已成為研究的熱點(diǎn)，而并網(wǎng)逆變器是其中的一個(gè)重要組成部分。為了給關(guān)鍵負(fù)載提供 不間斷供電，要求帶關(guān)鍵負(fù)載的并網(wǎng)逆變器可工作在并網(wǎng)和獨(dú)立兩種工作模式。并網(wǎng)模 式下，給關(guān)鍵負(fù)載供電的同時(shí)將多余的能量送給電網(wǎng)；獨(dú)立模式下，給關(guān)鍵負(fù)載供電。 但當(dāng)關(guān)鍵負(fù)載為非線性負(fù)載時(shí)，傳統(tǒng)的并網(wǎng)控制方法無(wú)法消除并網(wǎng)模式下非線性負(fù)載向 電網(wǎng)注入的諧波電流。電網(wǎng)電壓受整流性等非線性負(fù)載的污染，電網(wǎng)電壓不是純正弦波， 諧波含量較大，而獨(dú)立與并網(wǎng)雙模式運(yùn)行的并網(wǎng)逆變器存在輸出濾波電容，流過(guò)輸出濾 波電容的諧波電流會(huì)降低進(jìn)網(wǎng)電流的波形質(zhì)量。另外，為了減小獨(dú)立與并網(wǎng)兩模式切換 過(guò)程中對(duì)電網(wǎng)和關(guān)鍵負(fù)載的沖擊，要求獨(dú)立與并網(wǎng)雙模式工作的并網(wǎng)逆變器實(shí)現(xiàn)2種模 式之間的無(wú)縫切換。傳統(tǒng)無(wú)縫切換控制方法未考慮電壓控制模式電壓調(diào)節(jié)器和電流控制 模式電流調(diào)節(jié)器切換瞬間的電壓差對(duì)負(fù)載電壓和進(jìn)網(wǎng)電流的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)傳統(tǒng)并網(wǎng)控制方法的缺陷，提出一種可減小非線性負(fù)載和電 網(wǎng)電壓畸變情況下進(jìn)網(wǎng)電流的總諧波含量(Total?Harmonic?Distortion——THD)和提高獨(dú) 立模式下輸出電壓的負(fù)載調(diào)整率，可實(shí)現(xiàn)獨(dú)立與并網(wǎng)雙模式的無(wú)縫切換的并網(wǎng)控制器及 其控制方法。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明基于電容電流內(nèi)環(huán)的并網(wǎng)無(wú)縫切換控制器，其特征在于包括微處理器、電壓 采樣電路、并網(wǎng)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路和逆變器功率管驅(qū)動(dòng)電路，其中微處理器包括電網(wǎng)同步模 塊、輸出電壓控制器、并網(wǎng)模式下的電容基準(zhǔn)電流生成器、進(jìn)網(wǎng)電流控制器、電容電流 控制器、切換控制指令開(kāi)關(guān)和逆變器功率管邏輯生成器，電壓采樣電路的輸入端分別接 電源系統(tǒng)的電網(wǎng)電壓和逆變器自身輸出電壓的輸出端，電壓采樣電路的輸出端分別接電 網(wǎng)同步模塊和輸出電壓控制器的輸入端，電網(wǎng)同步模塊的輸出端分別接輸出電壓控制器 和進(jìn)網(wǎng)電流控制器的輸入端，輸出電壓控制器和并網(wǎng)模式下的電容基準(zhǔn)電流生成器的輸 出端分別接切換控制指令開(kāi)關(guān)的輸入端，并網(wǎng)模式下的電容基準(zhǔn)電流生成器的輸入端接 電網(wǎng)反饋電壓與電容電流系數(shù)的積，進(jìn)網(wǎng)電流控制器的輸入端接電源系統(tǒng)的電網(wǎng)反饋電 流，進(jìn)網(wǎng)電流控制器和切換控制指令開(kāi)關(guān)的輸出端、電源系統(tǒng)的負(fù)載反饋電流和輸出濾 波電感反饋電流分別接電容電流控制器的輸入端，電容電流控制器的輸出端依次串接逆 變器功率管邏輯生成器、逆變器功率管驅(qū)動(dòng)電路后接電源系統(tǒng)中逆變器的各個(gè)功率開(kāi)關(guān) 管，微處理器的并網(wǎng)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)輸出端串接并網(wǎng)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路后接電源系統(tǒng)中并網(wǎng)開(kāi) 關(guān)的輸入端。

所述的基于電容電流內(nèi)環(huán)的并網(wǎng)無(wú)縫切換控制器的控制方法，其特征在于在帶載獨(dú) 立運(yùn)行時(shí)關(guān)斷并網(wǎng)開(kāi)關(guān)，電源系統(tǒng)的逆變器為輸出電壓控制模式；在并網(wǎng)運(yùn)行時(shí)開(kāi)通并 網(wǎng)開(kāi)關(guān)，電源系統(tǒng)的逆變器為進(jìn)網(wǎng)電流控制模式；采用電壓采樣電路采樣電源系統(tǒng)電網(wǎng) 電壓得到電網(wǎng)反饋電壓，采用電壓采樣電路采樣逆變器輸出電壓得到輸出反饋電壓；

從獨(dú)立運(yùn)行到并網(wǎng)運(yùn)行的切換過(guò)程中，先將電網(wǎng)反饋電壓經(jīng)過(guò)電網(wǎng)同步模塊得到與 電網(wǎng)電壓同步的電源系統(tǒng)的基準(zhǔn)電壓和基準(zhǔn)電流，電網(wǎng)反饋電壓乘電容電流系數(shù)后經(jīng)微 分器輸出電容基準(zhǔn)電流，將電源系統(tǒng)的基準(zhǔn)電流和電網(wǎng)反饋電流依次經(jīng)過(guò)第二誤差計(jì)算 單元、比例調(diào)節(jié)器得到進(jìn)網(wǎng)基準(zhǔn)電流，在逆變器輸出電壓過(guò)零點(diǎn)時(shí)微處理器切換控制指 令開(kāi)關(guān)(SW)為1后將所述電容基準(zhǔn)電流、進(jìn)網(wǎng)基準(zhǔn)電流、電源系統(tǒng)的負(fù)載反饋電流和 輸出濾波電感反饋電流依次經(jīng)過(guò)第三誤差計(jì)算單元、電容電流調(diào)節(jié)器、逆變器功率管邏 輯生成器、逆變器功率管驅(qū)動(dòng)電路后輸出各功率開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)至逆變器；然后微處理 器將并網(wǎng)開(kāi)關(guān)控制信號(hào)經(jīng)過(guò)并網(wǎng)開(kāi)關(guān)驅(qū)動(dòng)電路閉合并網(wǎng)開(kāi)關(guān)；最后將基準(zhǔn)電流由零逐漸 增加至額定值，逆變器由輸出電壓控制模式切換至進(jìn)網(wǎng)電流控制模式；