[發明專利]一種基于虛擬同步發電機的10kW三級三相并網逆變器

在審

• 申請號: 202011513396.1
• 申請日: 2020-12-21
• 公開（公告）號: CN112736965A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發明（設計）人: 顏景斌;樸晶琳
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/40;H02J3/48;H02J3/50;H02M1/44;H02M7/5387;H02M1/088
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本發明公開了一種基于虛擬同步發電機的10kW三級三相并網逆變器，包含直流電源、全橋模塊、霍爾傳感器、LCL濾波模塊、分流器、電網、Δ?Σ調制器、電流運算放大器、電壓運算放大器、線性穩壓器、微控制器、驅動器、VSG模塊、變壓器驅動和同步降壓轉換器，本發明模擬傳統同步發電機調頻調壓原理，根據電網的電壓頻率變化時響應，有效地為電網提供有功和無功支撐，使并網逆變器可以更好地模擬同步發電機的特性，提升了并網系統的壓頻調節能力，對系統保持穩定運行有利。

技術領域

本發明涉及電氣控制領域，具體地說，涉及一種基于虛擬同步發電機的10kW三級三相并網逆變器。

背景技術

以光伏為代表的新能源發電技術因為其環保性和經濟性吸引了眾多注意，隨著新能源的推廣，傳統的集中式批量發電系統正迅速轉變為分散式分布式發電系統。

光伏發電通過電力電子裝置并網，即常見的三相并網逆變器。逆變器開關快和控制靈活，能夠自由地對電網進行控制，但比起同步發電機，并網逆變器缺少慣性，難于參與電網調節，不能進行對電網頻率的一次調整、電壓支撐，應對故障力差；當將其大規模接入電網時，逆變器缺少像同步發電機應對電網擾動的那種很強的魯棒性，從而會影響電網電壓與頻率的穩定性，因此，使并網逆變器能根據電網的電壓頻率變化時響應，有效地為電網提供有功和無功支撐是現在技術急需解決的問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于虛擬同步發電機的10kW三級三相并網逆變器，該逆變器是一種適用于太陽能串式逆變器的10kW三級三相并網逆變器，模擬傳統同步發電機調頻調壓原理，根據電網的電壓頻率變化時響應，有效地為電網提供有功和無功支撐。

本發明的目的通過以下技術方案來實現：一種基于虛擬同步發電機的10kW三級三相并網逆變器包含直流電源、全橋模塊、霍爾傳感器、LCL濾波模塊、分流器、電網、Δ-Σ調制器、電流運算放大器、電壓運算放大器、線性穩壓器、微控制器、驅動器、VSG模塊、變壓器驅動和同步降壓轉換器，所述直流電源輸出端連接著全橋模塊的輸入端；所述全橋模塊的輸出端連接著霍爾傳感器的輸入端；所述霍爾傳感器的輸出端連接著LCL濾波模塊的輸入端；所述LCL濾波模塊的輸出端連接著分流器的輸入端；所述LCL濾波模塊的輸出端連接著Δ-Σ調制器的輸入端；所述分流器的輸出端連接著電網；所述全橋模塊的輸出端連接著電流運算放大器的輸入端；所述電流運算放大器的輸出端連接著微控制器的輸入端；所述電壓運算放大器的輸出端連接著微控制器的輸入端；所述Δ-Σ調制器的輸出端連接著微控制器的輸入端；所述Δ-Σ調制器的輸出端連接著VSG模塊的輸入端；所述VSG模塊的輸出端連接著微控制器；所述微控制器的輸出端連接著驅動器的輸入端；所述線性穩壓器的輸出端連接著驅動器的輸入端；所述驅動器的輸出端連接著全橋模塊；所述驅動器的輸出端連接著同步降壓轉換器；所述同步降壓轉換器的輸出端連接著變壓器驅動。

作為本發明的進一步優化，本發明一種基于虛擬同步發電機的10kW三級三相并網逆變器所述的Δ-Σ調制器采用AMC1306M05，一款高精度Δ-Σ調制器，通過抗電磁干擾性能極強的電容式雙隔離層將輸出與輸入電路隔離開，針對直接連接分流電阻器或其他低電壓等級信號源進行了優化，器件具有獨特的±50mV低輸入電壓范圍，可通過分流器顯著降低功率耗散，同時具有出色的交流和直流性能。

作為本發明的進一步優化，本發明一種基于虛擬同步發電機的10kW三級三相并網逆變器所述的線性穩壓器采用TLV1117，是一個正低壓差穩壓器，設計用于提供高達800毫安的輸出電流。

作為本發明的進一步優化，本發明一種基于虛擬同步發電機的10kW三級三相并網逆變器所述的微控制器采用TMS320F28379D，該器件在處理、傳感和驅動方面進行了優化，可提高實時控制應用中的閉環性能。

作為本發明的進一步優化，本發明一種基于虛擬同步發電機的10kW三級三相并網逆變器所述的驅動器采用ISO5852、UCC5320、UCC27211和 SN74LVC126APWR。