[發明專利]實現并網逆變器單位功率因數進網電流和內在反孤島方法

無效

• 申請號: 201010100903.9
• 申請日: 2010-01-22
• 公開（公告）號: CN101741101A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發明（設計）人: 羅運虎;闞加榮;謝少軍;肖華鋒
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及的一種并網逆變器進網電流單位功率因數和內反孤島的控制方法，屬變換器的控制技術領域。?

背景技術

能源危機和環境惡化使得世界各國積極開發包括光伏、風能等可再生能源。利用這些能源的分布式發電技術成為全球能源可持續發展戰略的重要組成部分。新能源分布式發電的一個研究熱點是逆變器并網控制技術。并網逆變器的控制方法可以分為電流型控制和電壓型控制，目前中小功率單相并網逆變器一般采用電流型控制。電流控制的常用方法有比例積分控制、滯環控制、無差拍控制和比例諧振控制等，所有這些控制方法都需要采用鎖相技術為逆變器電流控制環提供跟蹤電網電壓的基準電流相位。由于逆變器電流環控制器在考慮穩定性下的參數設置存在相位滯后和進網濾波器相位衰減以及信號采樣和計算延時等的影響，實際的進網電流與電流基準之間存在一定的基波相位差。相關國際標準，如IEEE15471等，均要求進網功率因數大于0.999(即相位差小于2.6度)，目前對這一問題的解決方法主要是在數字芯片中調節逆變器電流環基準電流的相位，而這種調節方法屬于開環調節，其精度不高，且受進網電流大小的影響明顯。因此需要找到一種能有效解決該問題的方法。?

另外，并網逆變器的反孤島措施是保證設備和電網工作人員安全的必要措施，在現有的孤島檢測技術中多數是以犧牲進網電流質量或損失進網功率等為代價的擾動方法，且檢測盲區較大。?

下垂控制方法源于電力系統中的同步發電機并網理論，可以實現控制參數，如電壓或頻率，的實時調節。但目前該方法被較多的應用在直流變換器并聯和逆變器并聯控制技術中，其在電流型控制并網逆變器中的應用還未見報道。?

發明內容

本發明的目的是克服上述缺陷，提供一種將鎖相環技術和下垂控制方法相結合的新型逆變器并網鎖相控制策略。通過實時檢測進網電流與電網電壓的相位差進行下垂計算從而調整進網電流基準的頻率來跟蹤電壓相位，實現進網電流的單位功率因數。?

本發明為實現上述目的，采用如下技術方案：?

本發明實現并網逆變器單位功率因數進網電流的方法，所述方法如下：將進網電流與電網電壓經過相位差檢測得到相位差，將所述相位差經過頻率下垂計算后得到基準電流頻率，將所述基準電流頻率與基準電流幅值合成進網基準電流，將所述進網基準電流與進網電流反饋相減產生電流差經比例積分控制器輸出調節電壓，將所述調節電壓與電網電壓前饋量相加得到調制波，將調制波經放大電路后與電網電壓之差作用在進網濾波器上產生進網電流。

實現并網逆變器單位功率因數內在反孤島方法，所述頻率下垂計算的頻率輸出量為實時計算進網電流和電網電壓的相位差并與下垂系數相乘得到頻率變化量，再用頻率下垂算法的前次頻率輸出量減去該頻率變化量從而得到新的頻率下垂算法的輸出量；當并網逆變器進入孤島狀態后，頻率下垂計算使得進網基準電流頻率正反饋加速了基準頻率的持續減少或增加而使得逆變器發生欠頻或過頻，從而實現孤島保護。?

本發明使得進網電流與電網電壓的相位差為零，并可以實現并網逆變器的頻率漂移正反饋的反孤島措施。?

附圖說明

圖1是本發明控制方法的控制框圖和功率電路，(a)基于頻率下垂的進網電流相位控制框圖；(b)單相全橋并網逆變器主電路；?

圖2是傳統進網電流相位控制方式下進網電流與電網電壓相位差與電路參數和控制器參數的關系曲線，(a)相位差隨電感變化曲線；(b)相位差隨比例系數變化曲線；(c)相位差隨電流環積分系數變化曲線；?

圖3是本發明的進網電流相位控制策略與傳統相位控制策略的對比，(a)采用傳統鎖相方法時入網電流與電網電壓波形；(b)本發明下電網電壓與進網電流波形；?

圖4是本發明的頻率下垂控制方法在孤島狀態的運行波形圖，t₁時刻電網掉電，并網逆變器進入孤島運行狀態，t₂時刻檢測出欠頻，完成孤島檢測保護。?