[發明專利]逆變器輸出電壓的控制方法及裝置

在審

• 申請號: 201410662816.0
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN105680714A
• 公開（公告）日: 2016-06-15
• 發明（設計）人: 曹天植;姚修遠;尹靖元;吳學智;王豐;李烜;郭鑫;王媛;謝歡;金海峰
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;華北電力科學研究院有限責任公司
• 主分類號: H02M7/5387
• 分類號: H02M7/5387
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 王濤

技術領域

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

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。

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。

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：

(1)功率-電壓-電流三環控制方法

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。

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。

(2)虛擬阻抗控制方法

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。

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。

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

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。

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U_d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U_d和預設的第一負載 電壓值U_d^*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 (ProportionIntegralResonant，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U_q和預設的第二負載電壓值U_q^*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。