本發(fā)明涉及三相逆變器并網(wǎng)控制領(lǐng)域，特別涉及一種電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的裝置和方法。

背景技術(shù)：

作為分布式發(fā)電系統(tǒng)的接口，并網(wǎng)逆變器通常將可再生能源發(fā)出的電能轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)可接受的交流電能?？稍偕茉窗l(fā)電存在隨機(jī)性和波動(dòng)性，通常采用最大功率跟蹤控制，一般不參與電網(wǎng)調(diào)壓和調(diào)頻?？刂聘淖儾⒕W(wǎng)逆變器的運(yùn)行特性，并將并網(wǎng)逆變器模擬為傳統(tǒng)同步發(fā)電機(jī)，能夠提升電網(wǎng)對(duì)分布式電源的適應(yīng)性和接納能力，使逆變器模擬出同步發(fā)電機(jī)的外特性，從而使分布式電源能夠像同步發(fā)電機(jī)一樣參與電網(wǎng)頻率和電壓調(diào)節(jié)，快速同步并無(wú)縫地并離網(wǎng)，降低分布式能源對(duì)電網(wǎng)的不利影響。然而分布式發(fā)電系統(tǒng)通常呈現(xiàn)弱電網(wǎng)狀態(tài)，容易出現(xiàn)電網(wǎng)電壓不平衡的情況，電網(wǎng)電壓的負(fù)序分量將影響系統(tǒng)內(nèi)并網(wǎng)逆變器的正常工作，可能導(dǎo)致并網(wǎng)電流出現(xiàn)嚴(yán)重畸變，甚至引發(fā)逆變系統(tǒng)失穩(wěn)脫網(wǎng)。因此非常有必要研究一種不平衡條件下逆變器還能正常工作，并能有效抑制負(fù)序電流的方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供一種計(jì)算簡(jiǎn)單、實(shí)用性強(qiáng)的電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法，并提供一種電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的裝置。

本發(fā)明解決上述問(wèn)題的技術(shù)方案是：一種電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的裝置，包括逆變器；控制模塊；正負(fù)序提取模塊，正負(fù)序提取模塊包括電流分解單元、逆變器輸出電壓分解單元和電網(wǎng)電壓分解單元，電流分解單元、逆變器輸出電壓分解單元、電網(wǎng)電壓分解單元的輸入端分別與逆變器輸出端、逆變器輸出端、電網(wǎng)相連，電流分解單元、逆變器輸出電壓分解單元、電網(wǎng)電壓分解單元的輸出端與控制模塊的輸入端相連；控制模塊的輸出端經(jīng)PWM驅(qū)動(dòng)模塊連接逆變器；所述控制模塊包括用于滿足給定輸出功率的正序控制器和用于抑制負(fù)序電流的負(fù)序控制器。

一種電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法，包括以下步驟：

1)在電網(wǎng)不平衡條件下，利用對(duì)稱分量法將電網(wǎng)電壓分解為正序和負(fù)序分量，測(cè)量得到正、負(fù)序電壓的幅值和相位信息；

2)根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的原理以及數(shù)學(xué)模型建立兩個(gè)控制器，分別為正序、負(fù)序控制器；

3)以電網(wǎng)的正、負(fù)序電壓信號(hào)作為兩個(gè)控制器的跟蹤對(duì)象，將兩個(gè)控制器的輸出信號(hào)合成為PWM的調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器輸出電壓，輸出電壓同樣分解為正負(fù)序，且同步于電網(wǎng)側(cè)的相應(yīng)電壓；與電網(wǎng)同步后再進(jìn)行并網(wǎng)；

4)并網(wǎng)后將線路的電流進(jìn)行正負(fù)序分解，分別作為對(duì)應(yīng)的正、負(fù)序控制器的電流輸入量；

5)引入正序電流反饋到正序控制器，并在正序控制器內(nèi)進(jìn)行功率設(shè)定，實(shí)現(xiàn)同步后功率的傳遞；負(fù)序控制器跟蹤電網(wǎng)的負(fù)序電壓，引入負(fù)序電流反饋到負(fù)序控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)序電流的抑制。

上述電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法，所述步驟1)中，利用對(duì)稱分量法，不考慮零序分量，三相電網(wǎng)電壓V_abc分解成正負(fù)序分量，其中正序表示為V_abc⁺，負(fù)序表示為V_abc^-，按下式進(jìn)行計(jì)算求得；

V_abc⁺＝[T⁺]V_abc；V_abc^-＝[T^-]V_abc

式中，[T⁺]與[T^-]為正、負(fù)序分解矩陣，其中α＝e^j120＝e^-j240是一個(gè)復(fù)數(shù)算子，然后利用雙二階廣義積分器的軟件鎖相環(huán)方案獲取分序后的電壓頻率、幅值和相位，各公式中參數(shù)的上標(biāo)+、-分別代表正、負(fù)序。

上述電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法，所述步驟2)具體步驟為，根據(jù)同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型建立正、負(fù)序控制器，從提取的電網(wǎng)正負(fù)序信息設(shè)定控制器的參數(shù)；

按照公式計(jì)算出控制器的輸出信號(hào)，也為逆變器的輸出電壓；

式中：為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；M_f為虛擬的互感系數(shù)；i_f為虛擬的勵(lì)磁電流，即將M_fi_f設(shè)為常數(shù)；θ為虛擬的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度；為控制逆變器輸出與電網(wǎng)同步，即e＝v_g，v_g為電網(wǎng)側(cè)電壓，將控制器中的θ設(shè)定為θ_g，為虛擬的角頻率，即因?yàn)閕_f為常數(shù)，有所以V_g為v_g的幅值，從而分別建立正序控制器、負(fù)序控制器，其輸出分別為e⁺、e^-,正序控制器中負(fù)序控制器中

上述電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法，所述步驟3)根據(jù)電網(wǎng)的正負(fù)序電壓信號(hào)，分別使兩個(gè)控制器的輸出電動(dòng)勢(shì)獨(dú)立跟蹤電網(wǎng)的正負(fù)序電壓，使e⁺＝v_g⁺,e^-＝v_g^-，式中上標(biāo)+、-分別代表正、負(fù)序，其中正序控制器中的數(shù)學(xué)模型為其中i_fconstant為下標(biāo)，表示虛擬的勵(lì)磁電流i_f為常數(shù)；<.,.>表示內(nèi)積；負(fù)序控制器中的數(shù)學(xué)模型為

將兩個(gè)控制器的輸出信號(hào)合成為PWM的調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器輸出電壓，其輸出電壓同樣分解為正負(fù)序，且同步于電網(wǎng)側(cè)的相應(yīng)電壓；

不對(duì)稱的三相電壓中，把每相電壓分三個(gè)分量表示，即正序、負(fù)序、零序的代數(shù)和，不考慮零序分量，

按照公式計(jì)算正負(fù)序電壓的合成，式中為控制模塊輸出的正序電動(dòng)勢(shì)；為控制模塊輸出的負(fù)序電動(dòng)勢(shì)；為合成的三相電電動(dòng)勢(shì)；將輸入PWM驅(qū)動(dòng)模塊控制逆變器輸出，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)逆變器虛擬為兩個(gè)同步控制器聯(lián)合控制的逆變器。

上述電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法，所述步驟3)中，為了使控制器控制逆變器輸出電壓與電網(wǎng)同步，即要保證逆變器正負(fù)序電壓的幅值和頻率及相位分別與電網(wǎng)側(cè)電壓相同，在負(fù)序控制器中，參考負(fù)序有功功率同時(shí)將作為逆變器負(fù)序電壓的額定頻率，因此其中為虛擬的負(fù)序機(jī)械轉(zhuǎn)矩；在同步逆變器的下垂特性中，定義負(fù)序控制器中下垂系數(shù)ΔT^-為負(fù)序總虛擬轉(zhuǎn)矩的變化率，Δω^-逆變器負(fù)序電壓頻率的變化率，即可表示為ω^-和的差值，由此計(jì)算ΔT^-；在并網(wǎng)前，逆變器與電網(wǎng)之間無(wú)電流經(jīng)過(guò)，根據(jù)負(fù)序控制器中的數(shù)學(xué)模型有根據(jù)同步逆變器的虛擬轉(zhuǎn)矩平衡方程與以及ΔT^-的代數(shù)和再經(jīng)過(guò)1/Js模塊得到ω^-，此過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制器輸出負(fù)序電壓頻率與電網(wǎng)側(cè)同步，而ω^-經(jīng)過(guò)積分模塊得到負(fù)序電壓的相位角θ^-；

在負(fù)序控制器控制逆變器輸出負(fù)序電壓與電網(wǎng)側(cè)負(fù)序電壓同步的同時(shí)，正序控制器同樣控制與電網(wǎng)側(cè)正序電壓的同步，兩者同時(shí)經(jīng)行；在正序控制器中，參考正序有功功率和無(wú)功功率在并網(wǎng)前都設(shè)定為零，根據(jù)同步發(fā)電機(jī)并網(wǎng)功率計(jì)算公式和其中X_S為虛擬的同步發(fā)電機(jī)的同步阻抗；當(dāng)P和Q都為零時(shí)，有相位角θ＝θ_g和電壓幅值E＝V_g來(lái)滿足逆變器的并網(wǎng)條件；將作為逆變器正序電壓的額定頻率，因此其中為虛擬的正序機(jī)械轉(zhuǎn)矩，并網(wǎng)前為零；在同步逆變器的下垂特性中，定義正序控制器中下垂系數(shù)ΔT⁺為正序總虛擬轉(zhuǎn)矩的變化率，Δω⁺為逆變器正序電壓頻率的變化率，即可表示為ω⁺和的差值，由此可以計(jì)算ΔT⁺；在并網(wǎng)前，逆變器與電網(wǎng)之間無(wú)電流經(jīng)過(guò)，根據(jù)正序控制器中的數(shù)學(xué)模型有和Q⁺＝0，根據(jù)同步逆變器的虛擬轉(zhuǎn)矩平衡方程與以及ΔT⁺的代數(shù)和再經(jīng)過(guò)1/Js模塊得到ω⁺，此過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制器輸出正序電壓頻率與電網(wǎng)側(cè)同步，而ω⁺經(jīng)過(guò)積分模塊得到正序電壓的相位角θ⁺。

上述電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法，所述步驟4)根據(jù)并網(wǎng)后的線路電流，利用雙二階廣義積分器的軟件鎖相環(huán)方案獲取分序后的正負(fù)序電流i⁺和i^-作為兩個(gè)控制器的電流參考信號(hào)。

上述電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法，所述步驟5)中，在負(fù)序控制器中，保持原來(lái)的運(yùn)行模式不變，逆變器的負(fù)序電壓始終跟蹤電網(wǎng)的負(fù)序電壓，保持對(duì)負(fù)序電流的抑制，因此i^-為零，及始終保持

在正序控制器中，要保證逆變器的正常運(yùn)行，開始向電網(wǎng)側(cè)傳遞有功功率和無(wú)功功率，根據(jù)需要設(shè)定有功功率值，有在功角0<δ<π/2，有功功率表示為P＝T_eω，當(dāng)功角δ增減時(shí)，T_e也會(huì)隨之增減；

假設(shè)電網(wǎng)正序電壓的頻率ω_g⁺下降，功率角和電磁轉(zhuǎn)矩T_e⁺就會(huì)上升，經(jīng)過(guò)一個(gè)積分模塊1/Js的輸入將會(huì)下降，逆變器輸出正序電壓的頻率ω⁺下降，此過(guò)程直到ω⁺＝ω_g⁺；同理，電網(wǎng)正序電壓的頻率ω_g⁺上升，同樣的過(guò)程直到ω⁺＝ω_g⁺；因此，當(dāng)輸出正序有功功率增加時(shí)，正序控制器輸出頻率跟蹤電網(wǎng)正序電壓的頻率，實(shí)現(xiàn)正序電壓調(diào)頻，然后根據(jù)下垂特性控制計(jì)算的實(shí)際功率跟蹤到設(shè)定功率，完成有功功率傳遞；在并網(wǎng)后向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率時(shí)，根據(jù)需要設(shè)定值，由同步逆變器的虛擬轉(zhuǎn)矩平衡方程定義正序控制器中下垂系數(shù)未引入電壓下垂的控制前，有Q⁺跟蹤Q_set⁺在穩(wěn)態(tài)時(shí)沒(méi)有誤差，但是M_fi_f⁺會(huì)隨設(shè)定的正序無(wú)功功率的增加而增加，因此e⁺也會(huì)增加；引入電壓下垂控制后，反饋時(shí)間根據(jù)需要設(shè)定，此時(shí)有其中K為常數(shù)，V_m⁺為逆變器正序電壓的幅值，即通過(guò)測(cè)量逆變器的輸出電壓V_abc得到，有V_g⁺-V_m⁺<0，M_fi_f⁺又會(huì)按照設(shè)定的比例減少，因此逆變器輸出正序電壓幅值按照設(shè)定的比例減少，完成無(wú)功功率傳遞。

本發(fā)明的有益效果在于：

1、本發(fā)明抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法中，首先將不對(duì)稱的電網(wǎng)電壓分解為兩個(gè)對(duì)稱的電壓分量，分別與其相對(duì)應(yīng)的控制器經(jīng)行跟蹤控制，實(shí)現(xiàn)正負(fù)序電壓的解耦；然后以電網(wǎng)的正、負(fù)序電壓信號(hào)作為兩個(gè)控制器的跟蹤對(duì)象，將兩個(gè)控制器的輸出信號(hào)合成為PWM的調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器輸出電壓，通過(guò)對(duì)正負(fù)序控制器的輸出疊加來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)電壓的有效跟蹤，進(jìn)而完成并網(wǎng)；并網(wǎng)后要完成功率的傳遞，但是功率的傳遞只在正序控制器中運(yùn)行，因此并網(wǎng)后將線路的電流進(jìn)行正負(fù)序分解，分別作為對(duì)應(yīng)的正、負(fù)序控制器的電流輸入量，然后引入正序電流反饋到正序控制器，并在正序控制器內(nèi)進(jìn)行功率設(shè)定，實(shí)現(xiàn)同步后功率的傳遞；負(fù)序控制器跟蹤電網(wǎng)的負(fù)序電壓，引入負(fù)序電流反饋到負(fù)序控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)序電流的抑制。整個(gè)控制過(guò)程實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)逆變器在電網(wǎng)電壓不平衡條件下仍然能夠正常運(yùn)行，能抑制系統(tǒng)的負(fù)序電流，避免了負(fù)序分量給系統(tǒng)帶來(lái)的影響，減少了結(jié)構(gòu)和計(jì)算的復(fù)雜程度，整個(gè)步驟容易實(shí)現(xiàn)，實(shí)用性強(qiáng)，具有一定的推廣與應(yīng)用價(jià)值。

2、本發(fā)明抑制同步逆變器負(fù)序電流的裝置包括控制模塊和正負(fù)序提取模塊，正負(fù)序提取模塊對(duì)電網(wǎng)側(cè)的電壓及逆變器輸出的電壓分解，分別獲得相應(yīng)的電壓幅值、相位及頻率，控制模塊包括正序控制器和負(fù)序控制器，正序控制器接收反饋正序電流及正序電網(wǎng)側(cè)電壓信號(hào)，意在對(duì)電網(wǎng)正序電壓的同步后，控制其向電網(wǎng)正常輸送功率；負(fù)序控制器接受電網(wǎng)負(fù)序電壓信號(hào)和電流信號(hào)，意在跟蹤電網(wǎng)側(cè)負(fù)序電壓信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)負(fù)序電流的抑制；正負(fù)序控制器輸出電壓的合成信號(hào)，控制逆變器輸出電壓在同步于電網(wǎng)電壓后又有功率傳遞，且抑制了負(fù)序電流，使逆變器在電網(wǎng)不平衡條件下能正常工作。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

圖2為本發(fā)明方法的流程圖。

圖3為本發(fā)明方法中的正序控制原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。

如圖1所示，一種電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的裝置，包括逆變器；控制模塊；正負(fù)序提取模塊，正負(fù)序提取模塊利用雙二階廣義積分器的軟件鎖相環(huán)方案對(duì)電網(wǎng)側(cè)的電壓及逆變器輸出的電壓分解，分別獲得相應(yīng)的電壓幅值、相位及頻率，正負(fù)序提取模塊包括電流分解單元、逆變器輸出電壓分解單元和電網(wǎng)電壓分解單元，電流分解單元、逆變器輸出電壓分解單元和電網(wǎng)電壓分解單元的輸入端分別與逆變器輸出端、逆變器輸出端、電網(wǎng)相連，電流分解單元、逆變器輸出電壓分解單元和電網(wǎng)電壓分解單元的輸出端與控制模塊的輸入端相連；控制模塊的輸出端經(jīng)PWM驅(qū)動(dòng)模塊連接逆變器，；所述控制模塊包括正序控制器和負(fù)序控制器，正序控制器接收反饋正序電流及正序電網(wǎng)側(cè)電壓信號(hào)，意在對(duì)電網(wǎng)正序電壓的同步后，控制其向電網(wǎng)正常輸送功率；負(fù)序控制器接受電網(wǎng)負(fù)序電壓信號(hào)和電流信號(hào)，意在跟蹤電網(wǎng)側(cè)負(fù)序電壓信號(hào)，最終實(shí)現(xiàn)負(fù)序電流的抑制；PWM驅(qū)動(dòng)模塊的調(diào)制信號(hào)采用正負(fù)序控制器的輸出電壓的合成信號(hào)，控制逆變器輸出電壓在同步于電網(wǎng)電壓后又有功率傳遞，且抑制了負(fù)序電流，使逆變器在電網(wǎng)不平衡條件下能正常工作。

一種電網(wǎng)不平衡條件下抑制同步逆變器負(fù)序電流的方法，包括以下步驟：

1)在電網(wǎng)不平衡條件下，利用對(duì)稱分量法將電網(wǎng)電壓分解為正序和負(fù)序分量，測(cè)量得到正、負(fù)序電壓的幅值和相位信息。

利用對(duì)稱分量法，不考慮零序分量，三相電網(wǎng)電壓V_abc分解成正負(fù)序分量，其中正序表示為V_abc⁺，負(fù)序表示為V_abc^-，按下式進(jìn)行計(jì)算求得；

V_abc⁺＝[T⁺]V_abc；V_abc^-＝[T^-]V_abc

式中，[T⁺]與[T^-]為正、負(fù)序分解矩陣，其中α＝e^j120＝e^-j240是一個(gè)復(fù)數(shù)算子，然后利用雙二階廣義積分器的軟件鎖相環(huán)方案獲取分序后的電壓頻率和幅值和以及相位，各公式中參數(shù)的上標(biāo)+、-分別代表正、負(fù)序。

2)根據(jù)同步發(fā)電機(jī)的原理以及數(shù)學(xué)模型建立兩個(gè)控制器，分別為正序、負(fù)序控制器。

根據(jù)同步發(fā)電機(jī)數(shù)學(xué)模型建立正、負(fù)序控制器，從提取的電網(wǎng)正負(fù)序信息設(shè)定控制器的參數(shù)；

按照公式計(jì)算出控制器的輸出信號(hào)，也為逆變器的輸出電壓；

式中：為感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)；M_f為虛擬的互感系數(shù)；i_f為虛擬的勵(lì)磁電流，即將M_fi_f設(shè)為常數(shù)；θ為虛擬的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度；為控制逆變器輸出與電網(wǎng)同步，即e＝v_g，v_g為電網(wǎng)側(cè)電壓，將控制器中的θ設(shè)定為θ_g，為虛擬的角頻率，即因?yàn)閕_f為常數(shù)，有所以V_g為v_g的幅值，從而分別建立正序控制器、負(fù)序控制器，其輸出分別為e⁺、e^-,正序控制器中負(fù)序控制器中

3)以電網(wǎng)的正、負(fù)序電壓信號(hào)作為兩個(gè)控制器的跟蹤對(duì)象，將兩個(gè)控制器的輸出信號(hào)合成為PWM的調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器輸出電壓，輸出電壓同樣分解為正負(fù)序，且同步于電網(wǎng)側(cè)的相應(yīng)電壓；與電網(wǎng)同步后再進(jìn)行并網(wǎng)。

根據(jù)電網(wǎng)的正負(fù)序電壓信號(hào)，分別使兩個(gè)控制器的輸出電動(dòng)勢(shì)獨(dú)立跟蹤電網(wǎng)的正負(fù)序電壓，使e⁺＝v_g⁺,e^-＝v_g^-，式中上標(biāo)+、-分別代表正、負(fù)序，其中正序控制器中的數(shù)學(xué)模型為其中i_fconstant為下標(biāo)，表示虛擬的勵(lì)磁電流i_f為常數(shù)；<.,.>表示內(nèi)積；負(fù)序控制器中的數(shù)學(xué)模型為

將兩個(gè)控制器的輸出信號(hào)合成為PWM的調(diào)制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)逆變器輸出電壓，其輸出電壓同樣分解為正負(fù)序，且同步于電網(wǎng)側(cè)的相應(yīng)電壓；

不對(duì)稱的三相電壓中，把每相電壓分三個(gè)分量表示，即正序、負(fù)序、零序的代數(shù)和，不考慮零序分量，

按照公式計(jì)算正負(fù)序電壓的合成，式中為控制模塊輸出的正序電動(dòng)勢(shì)；為控制模塊輸出的負(fù)序電動(dòng)勢(shì)；為合成的三相電電動(dòng)勢(shì)；將輸入PWM驅(qū)動(dòng)模塊控制逆變器輸出，實(shí)現(xiàn)一臺(tái)逆變器虛擬為兩個(gè)同步控制器聯(lián)合控制的逆變器。

如圖2--3所示，為了使控制器控制逆變器輸出電壓與電網(wǎng)同步，即要保證逆變器正負(fù)序電壓的幅值和頻率及相位分別與電網(wǎng)側(cè)電壓相同。如圖3虛線上部分，在負(fù)序控制器中，參考負(fù)序有功功率是因?yàn)樨?fù)序控制器不參與功率的傳遞，同時(shí)將作為逆變器負(fù)序電壓的額定頻率，因此其中為虛擬的負(fù)序機(jī)械轉(zhuǎn)矩。在同步逆變器的下垂特性中，定義負(fù)序控制器中下垂系數(shù)ΔT^-為負(fù)序總虛擬轉(zhuǎn)矩的變化率，Δω^-逆變器負(fù)序電壓頻率的變化率，即可表示為ω^-和的差值，由此可以計(jì)算ΔT^-。在并網(wǎng)前，逆變器與電網(wǎng)之間無(wú)電流經(jīng)過(guò)，因此可以根據(jù)負(fù)序控制器中的數(shù)學(xué)模型有根據(jù)同步逆變器的虛擬轉(zhuǎn)矩平衡方程與以及ΔT^-的代數(shù)和再經(jīng)過(guò)1/Js模塊得到ω^-，此過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制器輸出負(fù)序電壓頻率與電網(wǎng)側(cè)同步，而ω^-經(jīng)過(guò)積分模塊得到負(fù)序電壓的相位角θ^-。如負(fù)序控制器中的數(shù)學(xué)模型中，M_fi_f^-ω^-為e^-的幅值，因此在頻率的同步過(guò)程中，即為使逆變器負(fù)序電壓幅值與電網(wǎng)側(cè)相同，將電網(wǎng)負(fù)序電壓表示了用表示電網(wǎng)側(cè)電壓的幅值，因此將幅值和頻率作為該控制器的部分輸入，以此來(lái)計(jì)算M_fi_f^-，即保證了

在負(fù)序控制器控制逆變器輸出負(fù)序電壓與電網(wǎng)側(cè)負(fù)序電壓同步的同時(shí)，正序控制器同樣控制與電網(wǎng)側(cè)正序電壓的同步，兩者同時(shí)經(jīng)行。如圖3虛線以下的正序控制器所示，參考正序有功功率和無(wú)功功率在并網(wǎng)前都設(shè)定為零，是根據(jù)逆變器并網(wǎng)功率計(jì)算公式和其中X_S為虛擬的同步發(fā)電機(jī)的同步阻抗；當(dāng)P和Q都為零時(shí)，有相位角θ＝θ_g和電壓幅值E＝V_g來(lái)滿足逆變器的并網(wǎng)條件。將作為逆變器正序電壓的額定頻率，因此(并網(wǎng)前為零)，其中為虛擬的正序機(jī)械轉(zhuǎn)矩。在同步逆變器的下垂特性中，定義正序控制器中下垂系數(shù)ΔT⁺為正序總虛擬轉(zhuǎn)矩的變化率，Δω⁺逆變器正序電壓頻率的變化率，即可表示為ω⁺和的差值，由此可以計(jì)算ΔT⁺。在并網(wǎng)前，逆變器與電網(wǎng)之間無(wú)電流經(jīng)過(guò)，因此可以根據(jù)正序控制器中的數(shù)學(xué)模型有和Q⁺＝0，因此根據(jù)同步逆變器的虛擬轉(zhuǎn)矩平衡方程與以及ΔT⁺的代數(shù)和再經(jīng)過(guò)1/Js模塊得到ω⁺，此過(guò)程實(shí)現(xiàn)控制器輸出正序電壓頻率與電網(wǎng)側(cè)同步，而ω⁺經(jīng)過(guò)積分模塊得到正序電壓的相位角θ⁺。如正序控制器中的數(shù)學(xué)模型中，M_fi_f⁺ω⁺為e⁺的幅值，因此在頻率的同步過(guò)程中，即為使逆變器正序電壓幅值與電網(wǎng)側(cè)相同，將電網(wǎng)正序電壓表示了用表示電網(wǎng)側(cè)電壓的幅值，并網(wǎng)前Q⁺都為零，在整個(gè)控制過(guò)程中并網(wǎng)前并不引入無(wú)功功率與電壓的下垂機(jī)制，在1/Ks前的輸入為零。用幅值和頻率來(lái)計(jì)算M_fi_f⁺的初始化值，即初始值保證了

在正負(fù)控制器控制逆變器與電網(wǎng)側(cè)正負(fù)序電壓同步后，進(jìn)行正負(fù)序電壓疊加，即e⁺與e^-的合成作為PWM的調(diào)制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

4)并網(wǎng)后需要向電網(wǎng)側(cè)傳遞功率，因此電路會(huì)產(chǎn)生電流，將線路的電流進(jìn)行正負(fù)序分解，利用雙二階廣義積分器的軟件鎖相環(huán)方案獲取分序后的正負(fù)序電流i⁺和i^-并將其分別反饋到對(duì)應(yīng)的控制器中。

5)引入正序電流反饋到正序控制器，并在正序控制器內(nèi)進(jìn)行功率設(shè)定，實(shí)現(xiàn)同步后功率的傳遞；負(fù)序控制器跟蹤電網(wǎng)的負(fù)序電壓，引入負(fù)序電流反饋到負(fù)序控制器，實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)序電流的抑制。

在負(fù)序控制器中，保持原來(lái)的運(yùn)行模式不變，因?yàn)槟孀兤鞯呢?fù)序電壓始終跟蹤電網(wǎng)的負(fù)序電壓，保持對(duì)負(fù)序電流的抑制，因此i^-為零，及始終保持在正序控制器中，要保證逆變器的正常運(yùn)行，開始向電網(wǎng)側(cè)傳遞有功功率和無(wú)功功率，根據(jù)需要設(shè)定有功功率值，有在功角0<δ<π/2，有功功率也可表示為P＝T_eω，當(dāng)功角δ增減時(shí)，T_e也會(huì)隨之增減。假設(shè)電網(wǎng)正序電壓的頻率ω_g⁺下降，功率角和電磁轉(zhuǎn)矩T_e⁺就會(huì)上升，經(jīng)過(guò)一個(gè)積分模塊1/Js的輸入將會(huì)下降，逆變器輸出正序電壓的頻率ω⁺下降，此過(guò)程直到ω⁺＝ω_g⁺；同理，電網(wǎng)正序電壓的頻率ω_g⁺上升，同樣的過(guò)程直到ω⁺＝ω_g⁺。因此，當(dāng)輸出正序有功功率增加時(shí)，正序控制器輸出頻率能跟蹤電網(wǎng)正序電壓的頻率，實(shí)現(xiàn)正序電壓調(diào)頻，然后根據(jù)下垂特性控制計(jì)算的實(shí)際功率跟蹤到設(shè)定功率，完成有功功率傳遞。在并網(wǎng)后向電網(wǎng)輸送無(wú)功功率時(shí)，根據(jù)需要設(shè)定值，由同步逆變器的虛擬轉(zhuǎn)矩平衡方程定義正序控制器中下垂系數(shù)未引入電壓下垂的控制前，有Q⁺跟蹤Q_set⁺在穩(wěn)態(tài)時(shí)是沒(méi)有誤差，但是M_fi_f⁺會(huì)隨設(shè)定的正序無(wú)功功率的增加而增加，因此e⁺也會(huì)增加；引入電壓下垂控制后，反饋時(shí)間根據(jù)需要設(shè)定，此時(shí)有其中K為常數(shù)，V_m⁺為逆變器正序電壓的幅值，即通過(guò)測(cè)量逆變器的輸出電壓V_abc得到。有V_g⁺-V_m⁺<0，M_fi_f⁺又會(huì)按照設(shè)定的比例減少。因此逆變器輸出正序電壓幅值按照設(shè)定的比例減少，使得逆變器像同步發(fā)電機(jī)那樣，可以通過(guò)調(diào)節(jié)虛擬的勵(lì)磁來(lái)調(diào)節(jié)輸出電壓，實(shí)現(xiàn)調(diào)幅。最后，正、負(fù)電壓分量通過(guò)疊加作為逆變器輸出電壓調(diào)制信號(hào)，并經(jīng)過(guò)PWM調(diào)制器驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的功率器件動(dòng)作。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。