[发明专利]一种电压型并联逆变器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电压型逆变器(VSI)的控制方法，特别适合于微网中并联逆变器的控制方法。 

背景技术

逆变器作为电压源为负载独立供电时，传统的控制方法通常采用比例积分(PI)控制器对输出电压进行控制。这种控制方法需要很大的积分增益来实现足够的控制精度。由于要保证系统的稳定性，这种控制方法对于控制器参数的选取造成了很大的困难。另一方面，当逆变器接有非线性负载时，PI控制器也不适合抑制逆变器输出电压的谐波畸变。对于逆变器的控制，目前国内还缺乏非常有效的解决方法。 

目前对于逆变器的并联运行，主要解决方法是使用一个系统级控制器，实现各模块间的均流控制。这种方法需要这些并联逆变器相互之间有通信联系，从而大大增加了系统的复杂度。并且，当其中某个逆变器出现故障时，也很难进行模块更换。这种并联逆变器系统不具备高度的可靠性和灵活性。为了提高系统的冗余度并实现并联逆变器之间的独立运行，目前并联技术的一个重要的发展趋势就是无互联线并联逆变器技术。通常的解决方法就是采用下垂控制法。但是，下垂法又会造成输出电能质量的下降。如何找到一个折中的方案，是目前并联逆变器控制面临的主要问题。将先进的逆变器电压控制方法与无互联线并 

联技术相结合，国内尚无非常有效的应用方案。 

从上述对现有技术的介绍分析可见，目前在国内尚无将先进的电压控制方法和有效的无互联线并联方法结合实现逆变器并联控制的报道。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于下垂法的无互联线并联逆变器控制技术，既能使逆变器达到很高的输出精度，又能将谐波畸变抑制在很小的范围内，而且能够实现各逆变器之间的均流，从而改进逆变器并联系统的可靠性和灵活性。 

本发明的技术方案的具体实现是把单个逆变器控制成电压源，并对参考电压信号进行下垂控制，其步骤为： 

第一步，利用霍尔传感器测量逆变器的电感电流和电容电压，根据测得的电压与电流对逆变器的输出电压进行双环反馈控制。其中，内环为电感电流控制，外环为电容电压控制。内环采用比例控制器，外环采用线性控制器，即比例控制器结合一系列带通滤波器，通带频率为工频与各奇次谐波频率； 

第二步，利用公式d_ff＝v_ref/V_dc，将参考电压转化为占空比进行前馈，从而减小电压补偿器的误差； 

第三步，配置比例反馈系数以及带通滤波器的增益。电流环比例反馈系数为L/T_s/V_dc/2，电压环比例反馈系数为C/T_s/2。带通滤波器的增益根据各次谐波所需的输出阻抗幅值而定，增益的倒数就是逆变器实际输出阻抗的理论幅值； 

第四步，为了实现并联运行的无互联线控制，根据逆变器的输出有功功率和无功功率，对参考电压的幅值和相位进行下垂控制，作为电压外环的指令信号； 

第五步，将电压控制环与电流控制环的输出反馈占空比信号与前馈占空比信号相加，作为逆变全桥的驱动信号。采用双极性脉冲宽度调制(PWM)方法，获得控制逆变全桥中各个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件的PWM信号。 

本发明通过线性前馈控制器将逆变器控制成电压源，并且使用下垂法调节逆变器的参考电压，使得逆变器的控制精度得到了有效提高，大大减小了非线性负载带来的输出电压畸变，使得无互联线并联逆变器系统的应用成为可能。 

附图说明

图1是本发明所适用的逆变器主电路的原理图； 

图2是控制电路核心部分框图； 

图3是逆变器的二端口戴维宁等效电路图； 

图4(a)是图3中输出电压对参考电压增益G的波特图； 

图4(b)是图3中输出阻抗Z_o的波特图； 

图5(a)是两并联逆变器接线性负载时的输出电流和输出电压波形图； 

图5(b)是两并联逆变器接线性负载时的输出电压的频谱分析结果图； 

图5(c)是两并联逆变器接线性负载和非线性负载时的输出电流和输出电压波形图； 

图5(d)是两并联逆变器接线性负载和非线性负载时的输出电压的频谱分析结果图； 

图5(e)是两并联逆变器接非线性负载时的输出电流和输出电压波形图； 

图5(f)是两并联逆变器接非线性负载时的输出电压的频谱分析结果图； 

具体实施方式

附图是本发明的具体实施例；