微网逆变器及其并网和离网的控制方法技术

本发明专利技术公开了一种微网逆变器及其并网和离网的控制方法，所述方法如下：支撑微网电压频率的可调度微网逆变器在并网和离网时工作在不同的控制模式，当微网并网或离网运行时，中央控制器控制可调度微网逆变器工作在PQ控制模式、下垂控制模式或虚拟同步发电机控制模式，按照微网中央控制器的要求向大电网输送或者吸收电力；微网在孤岛运行模式时，要求可调度微网逆变器对外表现出电压源特性，可以支撑电网电压频率，主从控制结构的微网中，可调度微网逆变器工作在VF控制模式，在对等控制的微电网中，采用下垂控制或者虚拟同步发电机控制。所述方法能够根据微网实际运行条件控制逆变器工作在不同的控制模式，提高了微电网运行的安全性和可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由两个或两个以上发电机、变换器或变压器对1个网络并联馈电的方法
，尤其涉及一种微网逆变器并网和离网的控制方法。
技术介绍
微网是解决大规模分布式发电接入电网的有效途径，是近些年来分布式发电领域的研究热点。微网中包含多种微源，交流微网中各种微源均通过逆变器并入微网，因此逆变器设计和控制是微网研究的重要方向。分布式发电是近十年来发展迅速的领域，目前市场上具有多种技术成熟的逆变器，包括光伏逆变器、发电逆变器、储能逆变器等，这些逆变器多开放协议，具有外部控制接口，光伏逆变器和风电逆变器可以直接接入微电网应用，但是作为微电网中关键性的设备，储能逆变器目前没有能够适用于微电网的产品。微电网是一种具有高度自治能力的小型电力系统，微电网可以工作在孤岛运行模式和联网运行模式，以及在孤岛和联网模式之间自由切换，这些特性使得微电网对微网逆变器具有特殊要求，有必要针对微网的特殊要求，研制一种适用于微电网的，具有多种运行模式，运行模式之间可以自由切换的微网多功能逆变器。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种微网逆变器及其并网和离网的控制方法，所述逆变器和控制方法能够根据微网实际运行条件控制逆变器工作在不同的控制模式，提高了微网运行的安全性和可靠性。为解决上述技术问题，本专利技术所采取的技术方案是：一种微网逆变器，包括IGBT三相全桥逆变器主电路和位于所述主电路上的LC滤波器，其特征在于：r>所述逆变器还包括电流检测装置、电压检测装置、温度采样装置、采样调理电路、中央控制器、PWM调制单元以及驱动单元，所述电流检测装置用于检测逆变器的桥臂电流和输出电流，电压检测装置用于检测逆变器的滤波器电容电压和输出电压，温度采样装置用于检测散热器的温度以及变压器和滤波电感的温度，采样调理电路用于将电流检测装置、电压检测装置和温度采样装置采集到的电压、电流及温度信号进行处理和调理；中央控制器接收采样调理电路处理后的数据，并对输入的数据进行处理，根据输入的数据使用不同的算法使逆变器工作在PQ控制模式、下垂控制模式、虚拟同步发电机控制模式或VF控制模式，在不同的模式下通过控制中央控制器的算法计算出IGBT三相全桥逆变器主电路种IGBT的占空比，发送给PWM调制单元进行信号调制，并通过驱动单元对IGBT的通断进行控制，从而控制逆变器输出电压或输出电流。进一步的技术方案在于：所述逆变器还包括本地通讯接口、远程通讯接口和控制面板，本地通讯接口连接监控面板，用户可以通过监控面板实现开关机控制，以及查看实时运行信息和设置控制参数，远程通讯接口与微网中央控制器相连，实现逆变器与微网中央控制器之间运行参数和控制参数的交互，微网中央控制器利用远程通讯接口对微网逆变器进行开关控制、运行模式选择以及实现功率调度控制。本专利技术还公开了一种微网逆变器并网和离网的控制方法，其特征在于：逆变器中的中央控制器通过采集逆变器输出的电压和电流，控制逆变器在并网和离网时工作在不同的控制模式，当微网并网或离网运行时，中央控制器控制逆变器工作在PQ控制模式、下垂控制模式或虚拟同步发电机控制模式，按照微网中央控制器的要求向大电网输送或者吸收电力；当微网在孤岛运行模式时，要求可调度微网逆变器对外表现出电压源特性，可以支撑电网电压频率，主从控制结构的微网中，逆变器工作在VF控制模式，在对等控制的微电网中，逆变器采用下垂控制或者虚拟同步发电机控制。进一步的技术方案在于：所述PQ控制是指恒功率控制，中央控制器控制微网逆变器输出的有功功率和无功功率等于其参考功率，微网逆变器采样输出滤波器电感电流，通过调理电路和采样电路调理后，送到微网逆变器的中央控制器中和电流参考值比较，参考电流值和反馈电流值之差送到电流调节器，电流调节器计算出逆变器的电压调制信号，通过SPWM发波模块调制出IGBT触发脉冲，控制逆变器中IGBT的开关，保证输出电感电流能误差跟踪参考电流。进一步的技术方案在于：所述VF控制是指微网逆变器维持输出电压和频率不变，而输出的有功功率和无功功率由负荷决定，无论输出的有功功率和无功功率如何变化，VF控制的微网逆变器自动调整运行曲线，满足负荷随机变化，保持电压频率恒定；所述逆变器的VF控制模式具有有效值控制和瞬时值控制两种方式，VF控制可以运用在独立带载的场合，也可以配合PQ控制的逆变器及MGCC一起组建微网，工作在孤岛运行模式。进一步的技术方案在于：所述下垂控制应用在微网组建场合，具有自动功率分配功能，配合MGCC使用，可以实现微网在孤岛和并网两种状态下，大电网状态下，微网可以并网运行，在大电网发生故障时，可以脱离大电网运行于孤岛模式；在组建微电网时候，可以使用下垂控制模式建立微电网的电压频率，在无上层控制的情况下，逆变器可以根据本地设置参数分配系统的负荷；在有上层控制的情况下，逆变器可以选择工作在远程控制或本地控制两种模式；本地控制模式下，逆变器按照本地设置参数运行，远程控制模式下，逆变器按照上层控制器设置的参数运行，同时在有上层控制的时候，逆变器可以根据自身情况选择是否参与二次调频；下垂控制采用下垂控制环、电压环、电流环三环控制结构，下垂环节实现并联逆变器的功率均分功能，电压电流内环实现逆变器输出电压对下垂环节输出的电压参考信号的无差跟踪，以及实现对输出阻抗的精确控制。进一步的技术方案在于：所述虚拟同步发电机控制是一种基于同步发电机机电暂态模型的新型微电网逆变电源控制方法，逆变器的端口特性控制为同步机特性，方便组建微网，有利于将电力系统中的控制方法引入微网控制中；虚拟同步发电机的控制采用了转子运动方程和发电机电气方程组成的机电暂态方程作为数学模型，来模拟同发电机的运行特性，和同步逆变器不同，虚拟同步发电引入了定子侧的电气方程，而非磁链方程；转子运动方程标幺值形式Tm*-Te*-DΔω*=TJdω*dtdδdt*=ω*-1]]>其中是同步发电机的机械转矩，是同步发电机的电磁转矩，D是定常阻尼系数，TJ是惯性时间常数，ω*是同步机电角速度，Δω*是点角速度差，δ是功角；同步发电机定子电气方程的标幺值形式uabc*=E0*sinθabc-Ltdiabc*dt-r*iabc*if*=1+Δif*]]>其中是虚拟同步机定子电压，是励磁电动势，Lt是虚拟同步机的同步电抗，是定子各相电流，r*是各相绕组的电阻。是励磁电流，Δ本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微网逆变器，包括IGBT三相全桥逆变器主电路和位于所述主电路上的LC滤波器，其特征在于：所述逆变器还包括电流检测装置、电压检测装置、温度采样装置、采样调理电路、中央控制器、PWM调制单元以及驱动单元，所述电流检测装置用于检测逆变器的桥臂电流和输出电流，电压检测装置用于检测逆变器的滤波器电容电压和输出电压，温度采样装置用于检测散热器的温度以及变压器和滤波电感的温度，采样调理电路用于将电流检测装置、电压检测装置和温度采样装置采集到的电压、电流及温度信号进行处理和调理；中央控制器接收采样调理电路处理后的数据，并对输入的数据进行处理，根据输入的数据使用不同的算法使逆变器工作在PQ控制模式、下垂控制模式、虚拟同步发电机控制模式或VF控制模式，在不同的模式下通过控制中央控制器的算法计算出IGBT三相全桥逆变器主电路种IGBT的占空比，发送给PWM调制单元进行信号调制，并通过驱动单元对IGBT的通断进行控制，从而控制逆变器输出电压或输出电流。

【技术特征摘要】
1.一种微网逆变器，包括IGBT三相全桥逆变器主电路和位于所述主电路
上的LC滤波器，其特征在于：所述逆变器还包括电流检测装置、电压检测装置、
温度采样装置、采样调理电路、中央控制器、PWM调制单元以及驱动单元，所
述电流检测装置用于检测逆变器的桥臂电流和输出电流，电压检测装置用于检
测逆变器的滤波器电容电压和输出电压，温度采样装置用于检测散热器的温度
以及变压器和滤波电感的温度，采样调理电路用于将电流检测装置、电压检测
装置和温度采样装置采集到的电压、电流及温度信号进行处理和调理；中央控
制器接收采样调理电路处理后的数据，并对输入的数据进行处理，根据输入的
数据使用不同的算法使逆变器工作在PQ控制模式、下垂控制模式、虚拟同步发
电机控制模式或VF控制模式，在不同的模式下通过控制中央控制器的算法计算
出IGBT三相全桥逆变器主电路种IGBT的占空比，发送给PWM调制单元进行信
号调制，并通过驱动单元对IGBT的通断进行控制，从而控制逆变器输出电压或
输出电流。
2.根据权利要求1所述的微网逆变器并网和离网的控制方法，其特征在于：
所述逆变器还包括本地通讯接口、远程通讯接口和控制面板，本地通讯接口连
接监控面板，用户可以通过监控面板实现开关机控制，以及查看实时运行信息
和设置控制参数，远程通讯接口与微网中央控制器相连，实现逆变器与微网中
央控制器之间运行参数和控制参数的交互，微网中央控制器利用远程通讯接口
对微网逆变器进行开关控制、运行模式选择以及实现功率调度控制。
3.一种微网逆变器并网和离网的控制方法，其特征在于：逆变器中的中央
控制器通过采集逆变器输出的电压和电流，控制逆变器在并网和离网时工作在
不同的控制模式，当微网并网或离网运行时，中央控制器控制逆变器工作在PQ
控制模式、下垂控制模式或虚拟同步发电机控制模式，按照微网中央控制器的
要求向大电网输送或者吸收电力；当微网在孤岛运行模式时，要求可调度微网
逆变器对外表现出电压源特性，可以支撑电网电压频率，主从控制结构的微网
中，逆变器工作在VF控制模式，在对等控制的微电网中，逆变器采用下垂控制
或者虚拟同步发电机控制。
4.根据权利要求3所述的微网逆变器并网和离网的控制方法，其特征在于：

\t所述PQ控制是指恒功率控制，中央控制器控制微网逆变器输出的有功功率和无
功功率等于其参考功率，微网逆变器采样输出滤波器电感电流，通过调理电路
和采样电路调理后，送到微网逆变器的中央控制器中和电流参考值比较，参考
电流值和反馈电流值之差送到电流调节器，电流调节器计算出逆变器的电压调
制信号，通过SPWM发波模块调制出IGBT触发脉冲，控制逆变器中IGBT的开关，
保证输出电感电流能误差跟踪参考电流。
5.根据权利要求3所述的微网逆变器并网和离网的控制方法，其特征在于：
所述VF控制是指微网逆变器维持输出电压和频率不变，而输出的有功功率和无
功功率由负荷决定，无论输出的有功功率和无功功率如何变化，VF控制的微网
逆变器自动调整运行曲线，满足负荷随机变化，保持电压频率恒定；所述逆变
器的VF控制模式具有有效值控制和瞬时值控制两种方式，VF控制可以运用在
独立带载的场合，也可以配合PQ控制的逆变器及MGCC一起组建微网，工作在
孤岛运行模式。
6.根据权利要求3所述的微网逆变器并网和离网的控制方法，其特征在于：
所述下垂控制应用在微网组建场合，具有自动功率分配功能，配合MGCC使用，
可以实现微网在孤岛和并网两种状态下，大电网状态下，微网可以并网运行，
在大电网发生故障时，可以脱离大电网运行于孤岛模式；在组建微电网时候，
可以使用下垂控制模式建立微电网的电压频率，在无上层控制的情况下，逆变<...

【专利技术属性】
技术研发人员：施永，苏建徽，徐海波，郝新星，孙博，
申请(专利权)人：广东易事特电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44