[發明專利]并網逆變器電流源和電壓源控制模式切換方法及系統

在審

• 申請號: 202110907841.0
• 申請日: 2021-08-09
• 公開（公告）號: CN113991730A
• 公開（公告）日: 2022-01-28
• 發明（設計）人: 王偉;韋徵;鄭玉平;王彤;鄧小君;姬秋華;茹心芹;陳遺志
• 申請（專利權）人: 國電南瑞科技股份有限公司;國家電網有限公司;國網電力科學研究院有限公司;東南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/42
• 代理公司: 南京縱橫知識產權代理有限公司 32224
• 代理人: 陳珉

本發明公開了一種并網逆變器電流源和自同步電壓源控制模式切換方法，在逆變器工作在電流源控制模式時，并網逆變器采用基于電網電壓鎖相的常規逆變器控制方案完成并網工作，同時通過虛擬外部電氣主電路實現自同步電壓源控制模式的并列離線運行。在逆變器需要工作在電壓源模式時，將并網逆變器自同步電壓源控制模式由離線運行轉為在線運行，電流源控制模式通過虛擬外部電氣主電路轉為并列離線運行，實現并網逆變器由電流源控制模式到自同步電壓源控制模式的切換，且在兩種控制模式切換過程中，并網逆變器系統始終保持穩定安全可靠運行。

技術領域

本發明屬于并網逆變器控制技術領域，尤其涉及一種并網逆變器電流源和電壓源控制模式切換方法及系統。

背景技術

隨著全球范圍內的能源危機和環境問題的日益突出，分布式發電技術與微電網技術得到越來越多的關注，作為分布式資源與配電網(微電網)的紐帶，并網逆變器的功能被深入挖掘并肯定了其有益的作用。但仍無法忽視常規控制策略本身給配電網和微電網安全穩定運行帶來的挑戰。現階段，并網逆變器一般分為電流源控制模式和電壓源控制模式，其中電流源控制模式可使得逆變器跟隨電網電壓/頻率進行并網工作，可方便新能源發電系統實現最大功率跟蹤控制，獲得優良的新能源發電利用率，是現有大部分新能源發電并網接口裝置常用的控制手段。電壓源控制模式可使得逆變器自主產生電壓/頻率，與電網并列運行時能為電網提供有益的電壓與頻率支撐，尤其是在弱電網/微電網等應用場景下，提升了電網運行穩定性。然而，如何在并網時既能提高發電利用率，又保證電網運行穩定性尚無較好的方法。

發明內容

為了解決現有技術存在的問題，本發明提供一種并網逆變器電流源和電壓源控制模式切換方法及系統，能夠實現并網逆變器在電流源和自同步電壓源控制模式的自由切換。

本發明所要解決的技術問題是通過以下技術方案實現的：

第一方面，提供了一種并網逆變器電流源和電壓源控制模式切換系統，包括：

電流測量模塊，用于采集逆變器輸出三相電感電流i_Labc并輸出至實際功率計算模塊；

電壓測量模塊，用于采集電網側三相電壓v_gabc；

PLL鎖相模塊，用于根據電網側三相電壓v_gabc計算出電網電壓幅值V_gm及電網電壓相位θ_g；

實際功率計算模塊，用于根據逆變器輸出電流i_Labc和電網側三相電壓v_gabc計算得到逆變器實際輸出有功功率P_e和無功功率Q_e；

電流源模式控制及調制波生成模塊，用于根據虛擬有功功率P_Ve和實際輸出有功功率P_e經過選通開關S后選通的信號、虛擬無功功率Q_Ve和實際輸出無功功率Q_e經過選通開關S后選通的信號，有功功率給定值P_ref和無功功率給定值Q_ref以及電網電壓相位θ_g獲得電流源模式控制下的并網逆變器調制波信號V_mabc；

電氣主電路虛擬模塊，用于根據開關S選通調制波信號V_mabc、V_Vmabc與電網側三相電壓v_gabc計算獲得逆變器虛擬輸出電流i_VLabc；

虛擬功率計算模塊，用于根據虛擬輸出電流i_VLabc與電網側三相電壓v_gabc計算獲得逆變器虛擬輸出有功功率P_Ve和無功功率Q_Ve；