[發(fā)明專(zhuān)利]抑制故障瞬時(shí)沖擊電流型虛擬同步逆變器及其控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710029129.9
• 申請(qǐng)日: 2017-01-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106655272B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-12-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 帥智康;黃文;沈征;王俊;方俊斌;沈超;李楊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02J3/38
• 分類(lèi)號(hào): H02J3/38;H02M1/32;H02M7/5387
• 代理公司: 長(zhǎng)沙星耀專(zhuān)利事務(wù)所(普通合伙) 43205
• 代理人: 姜芳蕊

本發(fā)明公開(kāi)了抑制故障瞬時(shí)沖擊電流型虛擬同步逆變器及其控制方法，通過(guò)設(shè)置逆變器輸出電壓電流信息采集模塊、虛擬同步逆變控制模塊、故障檢測(cè)和綜合模塊、滯環(huán)比較控制環(huán)節(jié)模塊及故障切除后反切換并網(wǎng)控制模塊，解決在電網(wǎng)側(cè)發(fā)生對(duì)稱(chēng)故障等極端情況時(shí)虛擬同步逆變器會(huì)因瞬時(shí)沖擊電流而被燒毀的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于逆變器控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種抑制故障瞬時(shí)沖擊電流型虛擬同步逆變器及其控制方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著社會(huì)的高速發(fā)展，能源需求的激增與環(huán)境的急劇惡化形成重大矛盾。這使得風(fēng)能、太陽(yáng)能等各種新能源得到了越來(lái)越多的關(guān)注。但這些新能源大多是以各種頻率的交流或者直流的形式輸出電能，這就必須通過(guò)DC-AC變換器，也稱(chēng)逆變器來(lái)接入電網(wǎng)。因此，隨著微電網(wǎng)的持續(xù)發(fā)展，研究逆變器的安全性和可靠性變得越來(lái)越迫切。

為了使逆變器能更好的工作，各種各樣的逆變器控制方法得到了研究，如下垂控制，PQ控制，VF控制和虛擬同步控制等。其中，虛擬同步控制策略是一種由鐘慶昌教授于2011年提出的模擬同步發(fā)電機(jī)特性的逆變器控制策略，其使得沒(méi)有機(jī)械慣性的電力電子逆變器具備了等同于同步發(fā)電機(jī)慣性的特性，極大的改善了逆變器的動(dòng)態(tài)性能，使得逆變器能像同步發(fā)電機(jī)一樣進(jìn)行發(fā)電的同時(shí)抑制電網(wǎng)中的高頻紋波。這也直接導(dǎo)致了虛擬同步逆變器相對(duì)于其他控制策略的優(yōu)勢(shì)地位。因此，虛擬同步逆變器得到了廣泛的關(guān)注。然而，為了模擬出更好的動(dòng)態(tài)性能，電流內(nèi)環(huán)沒(méi)有添加進(jìn)虛擬同步控制策略中，而這將導(dǎo)致在電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)，虛擬同步逆變器中容易出現(xiàn)較大的暫態(tài)沖擊電流，此時(shí)，為保證逆變器安全，需要提高逆變器的容量。這將使得虛擬同步逆變器的成本增加，不利于其推廣。

在電網(wǎng)故障時(shí)，傳統(tǒng)的做法是直接把逆變器從電網(wǎng)中斷開(kāi)，以此來(lái)保證逆變器的安全。實(shí)際上，這將威脅到電網(wǎng)的供電可靠性和穩(wěn)定性。因此，國(guó)家制定了相關(guān)的逆變器并網(wǎng)法規(guī)，要求逆變器在電網(wǎng)故障是仍能維持并網(wǎng)一段時(shí)間。這對(duì)于解決電網(wǎng)供電可靠性和穩(wěn)定性是有利的，但是更加惡化了逆變器自身的安全。因此，研究一種能抑制虛擬同步逆變器暫態(tài)沖擊電流的方法非常有意義。

目前對(duì)于虛擬同步逆變器的研究主要集中在穩(wěn)態(tài)控制和參數(shù)優(yōu)化等問(wèn)題上。如已經(jīng)有很多學(xué)者研究了如何把虛擬同步控制應(yīng)用到光伏電池、風(fēng)機(jī)、燃料電池及燃?xì)廨啓C(jī)等新能源上，也有很多學(xué)者利用小信號(hào)分析研究了虛擬同步逆變器的控制參數(shù)優(yōu)化和穩(wěn)定性問(wèn)題。虛擬同步逆變器的并網(wǎng)控制方式也得到了大量的研究，并且已經(jīng)應(yīng)用到了實(shí)際虛擬同步逆變器的并網(wǎng)控制中。然而，這些研究都集中在虛擬同步逆變器的穩(wěn)態(tài)控制和參數(shù)優(yōu)化問(wèn)題上，很少考慮到當(dāng)電網(wǎng)發(fā)生故障時(shí)對(duì)逆變器本身可能造成的沖擊，實(shí)際上，這個(gè)沖擊電流足以摧毀整個(gè)逆變器，對(duì)逆變器的穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成了巨大的威脅。

發(fā)明內(nèi)容

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供一種抑制故障瞬時(shí)沖擊電流型虛擬同步逆變器及其控制方法，解決在電網(wǎng)側(cè)發(fā)生對(duì)稱(chēng)故障等極端情況時(shí)虛擬同步逆變器會(huì)因瞬時(shí)沖擊電流而被燒毀的問(wèn)題。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種抑制故障瞬時(shí)沖擊電流型虛擬同步逆變器，由逆變器輸出電壓電流信息采集模塊、虛擬同步逆變控制模塊、故障檢測(cè)和綜合模塊、滯環(huán)比較控制環(huán)節(jié)模塊及故障切除后反切換并網(wǎng)控制模塊組成；其中，

所述逆變器輸出電壓電流信息采集模塊，用于采集逆變器輸出端電壓信號(hào)、逆變器輸出端電流信號(hào)和并網(wǎng)點(diǎn)電壓信號(hào)；

所述虛擬同步逆變控制模塊，用于實(shí)現(xiàn)當(dāng)系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)的虛擬同步發(fā)電機(jī)特性；

所述故障檢測(cè)和綜合模塊，用于實(shí)時(shí)檢測(cè)逆變器輸出電流的瞬時(shí)值和電壓的峰值，判斷電網(wǎng)側(cè)是否發(fā)生故障和故障是否切除，并起到一個(gè)邏輯綜合的作用；

所述滯環(huán)比較控制模塊，用于電網(wǎng)側(cè)故障時(shí)的沖擊電流抑制；

所述反切換并網(wǎng)控制模塊，用于通過(guò)故障檢測(cè)和綜合模塊給出的故障切除信號(hào)，啟動(dòng)反切換控制，并完成從滯環(huán)比較控制輸出轉(zhuǎn)換為傳統(tǒng)虛擬同步逆變控制的狀態(tài)。