[发明专利]一种无信号互联线并联的三相逆变器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电网逆变技术领域，具体涉及一种无信号互联线并联的三相逆变器及其控制方法。

背景技术

随着分布式发电和智能电网的发展，逆变器并联技术已成为一个非常重要的研究领域。按照逆变模块间是否存在信号互联线和信息交互，逆变器并联控制技术可分为两大类：有信号互联线并联技术和无信号互联线并联技术。其中无信号互联线逆变器并联技术由于逆变模块间无需信息交互，较适合于大范围的分布式发电系统。

而现有无信号互联线并联的三相逆变器的方案基本都是基于传统的功率下垂法以及在其基础上发展的一系列控制方法。功率下垂法的基本原理为各逆变模块检测自身的输出电压和电感电流(或输出电流)，计算出各自输出的有功功率P和无功功率Q，然后根据P、Q与输出电压幅值和相位的关系，对输出电压的幅值和频率进行下垂控制，从而实现各逆变模块间的功率均分。目前功率下垂法中功率计算一般使用输出电压与输出电流运算得出，单机控制方案一般采用输出电压电流双闭环控制，在不采集输出电流的情况下的功率计算、功率下垂法及输出电压单环控制用于逆变器并联的研究和应用较少。

公开号为CN101917022A的中国专利公开了一种可以无互联线并联工作的三相逆变器及其控制方法，其采用功率下垂控制法得到幅值下垂调节量和相位下垂调节量，利用幅值下垂调节量对电压基准信号进行微调，利用相位下垂调节量对同步控制单元的输出相位同步信号进行微调，以实现并联运行。但该方案需要对PQ下垂法得到的相位下垂调节量和相位同步信号作差，以此实现频率下垂调节。

公开号为CN102801346A的中国专利公开了一种可以无互联线并联工作的三相逆变器及其控制方法，其采用功率下垂控制法得到幅值下垂调节量和相位下垂调节量，利用幅值下垂调节量对电压基准信号进行微调，利用相位下垂调节量对频率基准信号进行微调，以实现并联运行。但该方案仍然需要采集变压器原边三相电流进行电流环控制和输出功率计算，增加了逆变器切入的响应时间，导致逆变器切入动态过程需要时间较长，逆变器切入性能不佳。

发明内容

针对现有技术所存在的上述技术缺陷，本发明提供了一种无信号互联线并联的三相逆变器及其控制方法，可以在不采集输出电流的前提下实现无信号互联线并联输出电压的单环控制，显著提高逆变器切入情况下的动态相应。

一种无信号互联线并联的三相逆变器，包括三相逆变器、控制单元和信号采集单元；其中：所述的信号采集单元用于采集三相逆变器的输入电压、输入电流和输出相电压；所述的控制单元包括：

dq变换模块，用于对所述的输出相电压进行dq变换，得到输出相电压的d轴分量和q轴分量；

功率计算模块，用于根据所述的输入电压和输入电流计算出三相逆变器的输入功率；

功率下垂控制模块，用于根据所述的输入功率通过功率下垂控制算法计算得到输出电压幅值的d轴基准信号和q轴基准信号以及输出电压频率基准信号；

减法模块，用于使所述的d轴基准信号与d轴分量作差得到d轴电压误差信号，使所述的q轴基准信号与q轴分量作差得到q轴电压误差信号；

电压环控制模块，用于分别对所述的d轴电压误差信号和q轴电压误差信号进行电压环控制得到d轴调制比信号和q轴调制比信号；

dq反变换模块，用于对所述的d轴调制比信号和q轴调制比信号进行dq反变换，得到三相调制波信号；

开关周期控制模块，用于将所述的输出电压频率基准信号转换为角频率的开关周期控制信号；

PWM调制模块，用于根据所述的开关周期控制信号和三相调制波信号通过SPWM技术，得到PWM信号以对三相逆变器进行控制。

所述的控制单元采用DSP；所述的信号采集单元包括电压电流传感器。

上述三相逆变器的控制方法，包括如下步骤：

(1)采集三相逆变器的输入电压、输入电流和输出相电压；

(2)对所述的输出相电压进行dq变换，得到输出相电压的d轴分量和q轴分量；并根据所述的输入电压和输入电流计算出三相逆变器的输入功率；

(3)根据所述的输入功率通过功率下垂控制算法，计算得到输出电压幅值的d轴基准信号和q轴基准信号以及输出电压频率基准信号；

(4)使所述的d轴基准信号与d轴分量作差得到d轴电压误差信号，使所述的q轴基准信号与q轴分量作差得到q轴电压误差信号；

(5)分别对所述的d轴电压误差信号和q轴电压误差信号进行电压环控制得到d轴调制比信号和q轴调制比信号；对所述的d轴调制比信号和q轴调制比信号进行dq反变换，得到三相调制波信号；