[發明專利]基于MPPT和虛擬同步機特性的逆變器控制系統及方法

有效

• 申請號: 201610115773.3
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105552968B
• 公開（公告）日: 2018-04-10
• 發明（設計）人: 王偉;馮煒;茹心芹;韋徽;王彤;宋飛;王越超
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;南京南瑞太陽能科技有限公司;國電南瑞科技股份有限公司;浙江電騰云光伏科技有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/48;G05F1/67
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司32224
• 代理人: 董建林

1.基于MPPT和虛擬同步機特性的逆變器控制系統的控制方法，所述基于MPPT和虛擬同步機特性的逆變器控制系統包括逆變器主電路，以及分別與其相連的光伏陣列和電網，其特征在于，還包括與光伏陣列相連的直流電流采集模塊（2）和直流電壓采集模塊（3）、連接在逆變器主電路與電網之間的交流電流采集模塊（4）和交流電壓采集模塊（5），還包括功率計算模塊（6）、幅值檢測模塊（7）、MPPT模塊（8）、頻率-有功功率下垂控制調節模塊（9）、電壓-無功功率下垂控制調節模塊（10）、虛擬轉動慣量模塊（11）、積分調節模塊（12）、逆變器相位生成模塊（13）、電壓參考信號生成模塊（14）、電流環參考信號生成模塊（15）、電流環調節模塊（16）、調制波生成模塊（17）和脈寬調制模塊（18）；

所述功率計算模塊（6）根據交流電流采集模塊（4）采集到的逆變器輸出電流和交流電壓采集模塊（5）采集到的逆變器輸出電壓計算逆變器輸出的有功功率和無功功率；

所述幅值檢測模塊（7）根據逆變器輸出電壓計算逆變器主電路輸出的電壓幅值；

所述MPPT模塊（8）根據直流電流采集模塊（2）輸出的電流、所述直流電壓采集模塊（3）輸出的電壓和幅值檢測模塊（7）輸出的電壓幅值，計算有功功率給定值；

所述頻率-有功功率下垂控制調節模塊（9）根據虛擬轉動慣量模塊（11）輸出的電壓參考信號角頻率和電網電壓額定角頻率，計算有功功率下垂給定值；

所述電壓-無功功率下垂控制調節模塊（10）根據幅值檢測模塊（7）輸出的電壓幅值和電網電壓額定幅值，計算無功功率下垂給定值；

所述虛擬轉動慣量模塊（11）根據頻率-有功功率下垂控制調節模塊（9）輸出的有功功率下垂給定值、功率計算模塊（6）輸出的有功功率和MPPT模塊（8）輸出的有功功率給定值，生成電壓參考信號角頻率；

所述積分調節模塊（12）根據電壓-無功功率下垂控制調節模塊（10）輸出的無功功率下垂給定值、功率計算模塊（6）輸出的無功功率和無功功率給定值，生成電壓參考信號幅值信息；

所述逆變器相位生成模塊（13）根據虛擬轉動慣量模塊（11）輸出的電壓參考信號角頻率生成相位信息；

所述電壓參考信號生成模塊（14）根據積分調節模塊（12）輸出的電壓參考信號幅值信息和逆變器相位生成模塊（13）輸出的相位信息生成三相電壓參考信號；

所述電流環參考信號生成模塊（15）根據電壓參考信號生成模塊（14）輸出的三相電壓參考信號和交流電壓采集模塊（5）輸出的逆變器輸出電壓生成三相電流參考信號；

所述電流環調節模塊（16）和調制波生成模塊（17）根據電流環參考信號生成模塊（15）輸出的三相電流參考信號、交流電流采集模塊（4）輸出的逆變器輸出電流和交流電壓采集模塊（5）輸出的逆變器輸出電壓生成逆變器調制信號；

所述脈寬調制模塊（18）根據調制波生成模塊（17）輸出的逆變器調制信號和載波信號生成控制逆變器功率開關的控制信號；

所述的基于MPPT和虛擬同步機特性的逆變器控制系統的控制方法，包括如下步驟：

步驟一，將通過交流電壓采集模塊（5）獲得的逆變器輸出電壓u_oABC送入幅值檢測模塊（7）計算逆變器主電路輸出的電壓幅值；

步驟二，將電壓幅值和采集到的光伏陣列的電流和電壓送入MPPT模塊（8）計算獲得有功功率給定值P_ref，將采集到的逆變器輸出電流i_ABC和逆變器輸出電壓u_oABC送入功率計算模塊（6）計算獲得逆變器輸出的有功功率和無功功率，同時，將電壓參考信號角頻率和電網電壓額定角頻率送入頻率-有功功率下垂控制調節模塊（9）計算有功功率下垂給定值，將電壓幅值和電網電壓額定幅值送入電壓-無功功率下垂控制調節模塊（10）計算無功功率下垂給定值；

步驟三，將有功功率下垂給定值、有功功率給定值P_ref和有功功率送入虛擬轉動慣量模塊（11）角頻率，即計算電壓參考信號角頻率，同時，將無功功率下垂給定值、無功功率給定值和無功功率送入積分調節模塊（12）計算電壓參考信號幅值信息；

步驟四，將電壓參考信號角頻率送入到逆變器相位生成模塊（13）生成相位信息；

步驟五，將相位信息和電壓參考信號幅值信息送入電壓參考信號生成模塊（14）生成三相電壓參考信號；

步驟六，將三相電壓參考信號和逆變器輸出電壓u_oABC送入電流環參考信號生成模塊（15）生成三相電流參考信號；

步驟七，將三相電流參考信號和逆變器輸出電流i_ABC送入電流環調節模塊（16），并將該模塊的計算結果和逆變器輸出電壓u_oABC一同送入到調制波生成模塊（17）生成逆變器調制信號v_mABC；

步驟八，將逆變器調制信號v_mABC和載波信號v_c送入到脈寬調制模塊（18）生成控制逆變器功率開關的控制信號d。