一種單相電壓源型逆變電源的并網(wǎng)方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種電壓源型單相逆變電源與公共電網(wǎng)的并網(wǎng)方法。本發(fā)明提出的并網(wǎng)方法，包括逆變電源和單相公共電網(wǎng)電壓相位正交信號形成環(huán)節(jié)、逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)和并網(wǎng)條件判定環(huán)節(jié)構(gòu)成。電壓相位正交信號形成環(huán)節(jié)通過鎖相技術(shù)形成電壓相位的正弦值和余弦值；逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)主要用來使逆變電源參考信號的三要素(幅值、相位、頻率)跟隨公共電源的三要素變化；并網(wǎng)條件判定環(huán)節(jié)則主要用來分析電壓源型逆變電源是否具備與公共電網(wǎng)進(jìn)行并網(wǎng)的條件。本發(fā)明公開的一種電壓源型單相逆變電源與公共電網(wǎng)的并網(wǎng)方法，解決了單相電壓源型逆變電源難以與公共電網(wǎng)并網(wǎng)的問題，且具有各環(huán)節(jié)實(shí)行算法簡單的特點(diǎn)。
【專利說明】一種單相電壓源型逆變電源的并網(wǎng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)，特別涉及電力系統(tǒng)中單相電壓型逆變電源與單相公用電網(wǎng)的并網(wǎng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著各類型新能源的發(fā)電技術(shù)難題被逐漸攻破，由多種新能源構(gòu)成的多能源互補(bǔ)性微電網(wǎng)得到廣泛地應(yīng)用。在這一類型的微電網(wǎng)中，一般是通過逆變電路(多為電流型逆變電路)將不同種類新能源產(chǎn)生的電能送入微電網(wǎng)中。而電流型逆變電路穩(wěn)定工作的前提條件是必須有大而穩(wěn)定的主電網(wǎng)，顯然微電網(wǎng)很難具備該條件。由于電壓型逆變電源所具有的工作獨(dú)立性和相互支持性等特性，非常適合微電網(wǎng)這種特殊的電網(wǎng)形式。在逆變電源與公共電網(wǎng)并網(wǎng)時(shí)必須保證微電網(wǎng)電壓和大電網(wǎng)電壓大小相等、頻率相同。目前大多研究集中在對三相電流源型逆變電路與公用電網(wǎng)并網(wǎng)上，對三相電壓源型逆變電路與公用電網(wǎng)并網(wǎng)則很少研究，至于單相電壓源型逆變電路與單相公用電網(wǎng)并網(wǎng)技術(shù)則幾乎無相關(guān)文獻(xiàn)和專利進(jìn)行論述。為解決這一問題，本發(fā)明提出了一種只對需電壓進(jìn)行采樣的新型單相電壓源逆變電源的并網(wǎng)實(shí)現(xiàn)方法并網(wǎng)方法，該法控制算法簡單，易于實(shí)現(xiàn)，能很好地解決單相電壓源逆變電源與單相公共單位并聯(lián)的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于考慮如何實(shí)現(xiàn)單相電壓源型逆變電源與單相公共電網(wǎng)有效的并網(wǎng)，針對這一問題提出了一種單相電壓源型逆變電源的并網(wǎng)方法。本發(fā)明提出的并網(wǎng)方法，具有速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)，動態(tài)性好、實(shí)現(xiàn)簡單的特點(diǎn)，具有良好的工程應(yīng)用價(jià)值。
[0004]本發(fā)明目的通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn):
[0005](I) 一種單相電壓源型逆變電源的并網(wǎng)方法主要包括逆變電源和單相公共電網(wǎng)電壓相位正交信號形成環(huán)節(jié)、逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)、并網(wǎng)條件判定環(huán)節(jié)，其中相位正交信號形成環(huán)節(jié)是通過鎖相技術(shù)形成逆變電源和單相公共電網(wǎng)相位的正弦和余弦值；逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)是在通過幅值調(diào)節(jié)器和相位調(diào)節(jié)器分別得到逆變電源給定信號的幅值和相位基礎(chǔ)上，并結(jié)合單相公共電網(wǎng)額定頻率范圍，采用正弦參考信號的“三要素”生成方法，來共同作用形成逆變電源參考信號；并網(wǎng)條件判定環(huán)節(jié)是通過比較由相位調(diào)節(jié)器和幅值調(diào)節(jié)器的輸入信號與設(shè)定值的大小，待兩者的誤差值在規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出相關(guān)指令閉合合閘開關(guān)；
[0006](2)通過通用的鎖相技術(shù)獲得逆變電源和單相公共電網(wǎng)電壓頻率信號后，對頻率信號進(jìn)行積分以得到逆變電源和單相公共電網(wǎng)電壓相位信號，再通過對相位信號進(jìn)行正弦和余弦的運(yùn)算獲得電壓相位正交信號；
[0007](3)逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)主要由幅值調(diào)節(jié)器和相位調(diào)節(jié)器組成，其中幅值調(diào)節(jié)器主要由幅值檢測、低通濾波器、PI控制器、開環(huán)增益和減法器組成，低通濾波器與幅值檢測環(huán)節(jié)相連接，PI控制器與開環(huán)增益連接，開環(huán)增益與減法器負(fù)端相連，減法器的正端與單相公共電網(wǎng)的額定電壓(常數(shù)，311V)相連，減法器的輸出端為單相電壓源型逆變電源電壓幅值的給定值；相位調(diào)節(jié)器主要由乘法器、PI控制器、開環(huán)增益、減法器、積分器和正弦運(yùn)算環(huán)節(jié)組成，乘法器與相位正交信號形成環(huán)節(jié)相連接，PI控制器與第一減法器的輸出連接，PI控制器的輸出與開環(huán)增益連接，開環(huán)增益與第二減法器負(fù)端相連，減法器的正端與單相公共電網(wǎng)的額定頻率(常數(shù)，50Hz)相連，第二減法器輸出端與積分器相連，積分器的輸出與正弦運(yùn)算環(huán)節(jié)相連，正弦運(yùn)算環(huán)節(jié)輸出為單相電壓源型逆變電源電壓相位的給定值；
[0008](4)待電壓型逆變電路參考信號生成后，可通過SPWM技術(shù)形成驅(qū)動脈沖驅(qū)動逆變電路中的逆變電路開關(guān)管，并通過濾波器輸出正弦信號；
[0009](5)通過比較由相位調(diào)節(jié)器和幅值調(diào)節(jié)器的輸入信號與設(shè)定值的大小，待兩者的誤差值在規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出相關(guān)指令閉合合閘開關(guān)。
[0010]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于:
[0011](I)通過相位正交信號形成環(huán)節(jié)生成三相交流電路特有正交的正弦和余弦信號；
[0012](2)能方便實(shí)現(xiàn)單相電壓型逆變電路輸出電壓幅值和相位的調(diào)節(jié)；
[0013](3)并網(wǎng)后逆變器的輸出電壓幅值和相位完全由單相公共電網(wǎng)決定，實(shí)現(xiàn)了一種邏輯上的主從結(jié)構(gòu)；
[0014](4)單相逆變電路與單相公共電網(wǎng)解列時(shí)，單相電壓源型逆變器的輸出電壓幅值和相位完全自主決定，主動恢復(fù)與單相公共電網(wǎng)的對等結(jié)構(gòu)；
[0015](5)具有速度快，穩(wěn)定性強(qiáng)，動態(tài)性好、實(shí)現(xiàn)簡單的特點(diǎn)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1為單相電壓源型逆變電路參考信號生成環(huán)節(jié)結(jié)構(gòu)圖
[0017]圖2為幅值調(diào)節(jié)器具體結(jié)構(gòu)圖
[0018]圖3為相位調(diào)節(jié)器具體結(jié)構(gòu)圖
【具體實(shí)施方式】
[0019]1、采樣出來的逆變電源和電網(wǎng)的電壓送入幅值和相位檢測電路，其輸出分別為幅值和相位信號；
[0020]2、將得到的信號分別送入幅值和相位控制電路進(jìn)行處理，得到頻率信號和幅值信號;
[0021]3、將頻率信號和幅值信號分別與給定頻率和電壓值作差，并且頻率進(jìn)行積分處理，分別得到相位參考信號和幅值參考信號；
[0022]4、將得到的兩個(gè)信號進(jìn)行正弦合成處理得到參考輸入電壓信號，由此構(gòu)成逆變電源的參考輸入電壓；
[0023]5、待電壓型逆變電路參考信號生成后，可通過SPWM技術(shù)形成驅(qū)動脈沖驅(qū)動逆變電路中的逆變電路開關(guān)管，并通過濾波器輸出正弦信號；
[0024]6、通過比較由相位調(diào)節(jié)器和幅值調(diào)節(jié)器的輸入信號與設(shè)定值的大小，待兩者的誤差值在規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出相關(guān)指令閉合合閘開關(guān)。
[0025]7、合閘開關(guān)閉合后，即并網(wǎng)過程完成。[0026]以上所述，僅是本發(fā)明的較好的應(yīng)用實(shí)例而已，并非對本發(fā)明做任何限制。任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，利用上述的應(yīng)用過程及技術(shù)內(nèi)容作出部分改動或修飾為等同變化的等效實(shí)例，但凡未脫離本發(fā)明的技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)例進(jìn)行簡單修改、等同變化或修飾，仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種單相電壓源型逆變電源的并網(wǎng)方法，其特征在于它包括逆變電源和單相公共電網(wǎng)電壓相位正交信號形成環(huán)節(jié)、逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)、并網(wǎng)條件判定環(huán)節(jié)，其中相位正交信號形成環(huán)節(jié)是通過鎖相技術(shù)形成逆變電源和單相公共電網(wǎng)相位的正弦和余弦值；逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)是在通過幅值調(diào)節(jié)器和相位調(diào)節(jié)器分別得到逆變電源給定信號的幅值和相位基礎(chǔ)上，并結(jié)合單相公共電網(wǎng)額定頻率范圍，采用正弦參考信號的“三要素”生成方法，來共同作用形成逆變電源參考信號；并網(wǎng)條件判定環(huán)節(jié)是通過比較由相位調(diào)節(jié)器和幅值調(diào)節(jié)器的輸入信號與設(shè)定值的大小，待兩者的誤差值在規(guī)定的范圍內(nèi)時(shí)，發(fā)出相關(guān)指令閉合合閘開關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相電壓源型逆變電源的并網(wǎng)方法，其相位正交信號形成環(huán)節(jié)的特征在于通過通用的鎖相技術(shù)獲得逆變電源和單相公共電網(wǎng)電壓頻率信號后，對頻率信號進(jìn)行積分以得到逆變電源和單相公共電網(wǎng)電壓相位信號，再通過對相位信號進(jìn)行正弦和余弦的運(yùn)算獲得電壓相位正交信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種單相電壓源型逆變電源的并網(wǎng)方法，其逆變電源參考信號形成環(huán)節(jié)的特征在于該環(huán)節(jié)主要由幅值調(diào)節(jié)器和相位調(diào)節(jié)器組成，其中幅值調(diào)節(jié)器主要由幅值檢測、低通濾波器、PI控制器、開環(huán)增益和減法器組成，低通濾波器與幅值檢測環(huán)節(jié)相連接，PI控制器與開環(huán)增益連接，開環(huán)增益與減法器負(fù)端相連，減法器的正端與單相公共電網(wǎng)的額定電壓(常數(shù)，311V)相連，減法器的輸出端為單相電壓源型逆變電源電壓幅值的給定值；相位調(diào)節(jié)器主要由乘法器、PI控制器、開環(huán)增益、減法器、積分器和正弦運(yùn)算環(huán)節(jié)組成，乘法器與相位正交信號形成環(huán)節(jié)相連接，PI控制器與第一減法器的輸出連接，PI控制器的輸出與開環(huán)增益連接，開環(huán)增益與第二減法器負(fù)端相連，減法器的正端與單相公共電網(wǎng)的額定頻率(常數(shù)，50Hz)相連，第二減法器輸出端與積分器相連，積分器的輸出與正弦運(yùn)算環(huán)節(jié)相連，正弦運(yùn)算環(huán)節(jié)輸出為單相電壓源型逆變電源電壓相位的給定值。
【文檔編號】H02J3/40GK103956776SQ201310552638
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】唐雄民, 宋修奎, 章云, 王北寧 申請人:廣東工業(yè)大學(xué)