[發明專利]分布式電源系統

有效

• 申請號: 201110300609.7
• 申請日: 2011-09-21
• 公開（公告）號: CN102457204A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 山田歲也;藤井干介;梅澤一喜;加藤正樹;片山統弘
• 申請（專利權）人: 富士電機株式會社
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 李玲

技術領域

本發明涉及諸如光伏系統或風力系統的與電力系統結合起來供電的分布式電源系統。

背景技術

迄今為止，已開發了連接至電力系統的將由太陽光、風力等產生的直流功率轉換成交流功率的諸如光伏系統或風力系統的分布式電源系統。

圖6是用于說明這種分布式電源系統的框圖。盡管通常用兩條或三條(或四條)線來繪示的各系統匯流條和信號線表示兩相或三相電路，但此處出于簡化目的用一條代表線來繪示匯流條和信號線。

在圖6中，附圖標記1是向電力系統供電的交流電源，2至4是開關，10是用于電網連接的逆變器電路，11是諸如光伏電池的直流電源，100是控制逆變器電路10的控制電路，5是負載(從交流電源1的電力系統向該負載5供電)，6是檢測電力系統的電壓的電壓檢測器，7是檢測逆變器電路10的輸出電流的電流檢測器，8是電容器，以及9是電抗器。

由控制電路100控制的逆變器電路10對由直流電源11輸出的直流電壓進行脈沖寬度調制(PWM)，并在其輸出端子處發出三相交流電壓。由逆變器電路10發出的三相交流電壓，在由電抗器9和電容器8所構成的LC濾波器移除諧波成分后，傳輸至由交流電源1供電的電力系統。控制電路100包括鎖相環(PLL)計算單元12、三相電壓命令生成單元13、坐標轉換單元14、輸出電流控制單元15、以及選通信號生成電路。PLL計算單元12具有生成角頻率ωo的功能，該角頻率ωo與由電壓檢測器6檢測到的系統電壓的相位一致。下文中將給出對PLL計算單元12的具體動作的描述。

接著，三相電壓命令生成單元13基于從PLL計算單元12輸出的角頻率ωo來生成具有預定振幅的三相電壓命令Vuref、Vvref及Vwref。與此同時，坐標轉換單元14使用從PLL計算單元12輸出的角頻率ωo來轉換有功電流命令Idref和無功電流命令Iqref的坐標，由此生成U相輸出電流命令Iuref和W相輸出電流命令Iwref。

輸出電流控制單元15進行交流ACR控制，以使從坐標轉換單元14輸出的U相和W相輸出電流命令Iuref和Iwref與由電流檢測器7檢測到的逆變器電路10的輸出電流Iu和Iw相一致。交流ACR控制的結果為，輸出電流控制單元15生成校正量ΔVuref、ΔVvref和ΔVwref以用于校正由三相電壓命令生成單元13輸出的各相電壓命令Vuref、Vvref和Vwref。

選通信號生成電路16針對各相將從三相電壓命令生成單元13輸出的各相電壓命令Vuref、Vvref和Vwref與對應于從輸出電流控制單元15輸出的各相電壓命令的校正量ΔVuref、ΔVvref和ΔVwref相加在一起，由此生成各相的調制信號。接著，選通信號生成電路16使用所生成的各相的調制信號和載波信號來進行脈沖寬度調制(PWM)計算。PWM計算的結果被輸出作為控制逆變器電路10的選通信號。這種控制方法例如在2001年10月23日的關于靜態裝置的電氣工程討論會(Electrical?Engineers?Symposium?on?Static?Apparatus)中的論文號為SA-01-39的論文中公開。

但是，這種分布式電源系統要求穩定地向電力系統供電。因此，控制電路100基于電力系統電壓的相位和頻率對從逆變器電路10輸出的電壓的頻率和相位進行控制。為了實現這種控制，圖6所示分布式電源系統的控制電路100包括PLL計算單元12。

在圖7中示出JP-A-2010-161901中公開的PLL計算單元的框圖作為圖6所示PLL計算單元12的示例。

PLL計算單元12包括αβ轉換單元121、dq轉換單元122、比例積分調節單元123、以及壓控振蕩器(VCO)單元124。在以下描述中，該比例積分調節單元還稱作PI調節單元。

αβ轉換單元121將從電壓檢測器6輸入的三相電壓信號Vu、Vv和Vw轉換成二相電壓信號Vα和Vβ。電壓信號Vα和Vβ從αβ轉換單元121輸入至dq轉換單元122、且相位信號θ從VCO單元124輸入至dq轉換單元122。dq轉換單元122根據相位信號θ與電壓信號Vα、Vβ來計算相位差成分Vd和同相成分Vq。PI調節單元123用比例積分調節器(PI調節器)對計算進行控制，使得相位差成分Vd變為零，并輸出校正值。通過用加法器126將校正值加至系統電壓信號目標角頻率ωs^*所獲取的校正角頻率ωo被輸出至VCR單元124。VCR單元124根據輸入校正角頻率ωo將相位θ輸出至dq轉換單元122。