[發明專利]一種電壓型逆變器的控制方法和系統

在審

• 申請號: 201610669640.0
• 申請日: 2016-08-16
• 公開（公告）號: CN107769265A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 魏強
• 申請（專利權）人: 魏強
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及逆變器的運行與控制技術領域，尤其涉及一種可以自治維持獨立運行微網的頻率且近似均分負荷變化量的電壓型逆變器的控制方法和系統。

背景技術

微電網（以下簡稱微網）的一個重要研究內容就是獨立運行時有功和頻率的控制。目前已有多種可能控制方式：指定單一V/f節點的主從模式；多電源頻率下垂控制；分層控制；多代理(agent)協作控制等。不過，這些控制方法或者對主節點要求過高，或者頻率波動過大，或者參數配置復雜、控制效果不理想，或者需要額外的控制層來恢復頻率，都有相應的缺點。

不過，近年來大規模互聯電網出現了一種新的有功/頻率控制策略---發電機轉子角控制。這種控制策略下各電源可以在不需要遠方信息（及額外控制層）和調度干預的情況下及時準確跟蹤負荷增減，維持系統頻率恒定。因而有可能把頻率控制的任務從調度分離，實現各電源高度自治和分散、就地控制。這種控制策略是和本發明相關的一種背景技術。

虛擬同步發電機（VSG）技術則是和本發明相關的另外一種背景技術。VSG是近年來出現的一種新的分布式逆變電源控制技術，該技術通過模擬同步發電機的本體模型、轉動慣量、調頻特性以及無功調壓等特性，使并網逆變器從運行機制和外特性上可與傳統同步發電機相比擬，從而實現分布式電源的友好接入，提高電網穩定性，但VSG在有功控制和負荷跟蹤方面主要還是沿用傳統同步發電機及微網逆變電源的控制策略。

發明內容

本發明要解決的一個技術問題是提供一種電壓型逆變器的控制方法。

一種電壓型逆變器的控制方法，包括：比較逆變器內虛擬轉子在GPS確定的同步旋轉坐標系中的角度和預設的角度參考值，并使用適當的控制算法得到虛擬轉子的輸入機械功率（以下簡稱機械功率）。虛擬機械功率已知后，再進一步根據測量得到的輸出有功功率和轉子運動方程，決定虛擬轉子下一時刻的速度和角度。最終將該角度作為調制波角度輸出給SPWM逆變控制。該角度也同時反饋給虛擬機械功率計算步驟作為輸入。

根據本發明的方法的一個實施例，進一步的，比較當前虛擬轉子角度和角度參考值后，通過比例微分控制計算虛擬轉子的虛擬機械功率。

根據本發明的方法的一個實施例，進一步的，通過比例微分控制計算得到機械功率變化量的標幺值后，再乘以和電源容量成正比的系數，再加上給定的功率參考值，得到虛擬轉子的虛擬機械功率。

本發明要解決的一個技術問題是提供一種電壓型逆變器的控制系統。

一種電壓型逆變器的控制系統，包括：虛擬機械功率計算單元，該單元使用逆變器內虛擬轉子在GPS確定的同步旋轉坐標系中的角度和預設的角度參考值，并使用適當的控制算法得到虛擬轉子的虛擬機械功率；虛擬轉子模擬單元，該單元使用虛擬機械功率和實測得到的輸出有功功率，根據轉子運動方程確定虛擬轉子的速度和角度。所述角度最終作為調制波角度輸出給SPWM逆變控制。該角度也同時反饋給虛擬機械功率計算單元作為輸入。

根據本發明的系統的一個實施例，進一步的，所述虛擬機械功率計算單元比較當前虛擬轉子角度和角度參考值后，通過比例微分控制計算虛擬轉子的虛擬機械功率。

根據本發明的系統的一個實施例，進一步的，所述虛擬機械功率計算單元通過比例微分控制計算得到機械功率變化量的標幺值后，再乘以和電源容量成正比的系數，再加上給定的功率參考值，得到虛擬轉子的虛擬機械功率。

本發明的電壓型逆變器的控制方法和系統，可以在負荷變化后，在不需要額外控制層和通信的前提下，使逆變電源自治的準確跟蹤負荷變化，實現微網內的自動有功平衡和頻率恒定，并可將負荷變化量近似的按照逆變器容量均分給多個逆變器。從而為微電網的自動穩定運行提供保證。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明的實施例，下面將對實施例所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據本發明的電壓型逆變器控制方法的一個實施例的流程圖；

圖2為根據本發明的電壓型逆變器控制系統的一個實施例的示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖，對本發明示例性實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。