[发明专利]一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器

说明书

本发明公开了一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器，包含直流电源、全桥模块、LCL滤波模块、电网、Δ‑Σ调制器、线性稳压器、微控制器、晶体管阵列和VSG模块，所述直流电源输出端连接着全桥模块的输入端；所述全桥模块的输出端连接着LCL滤波模块的输入端；所述LCL滤波模块的输出端连接着电网；所述LCL滤波模块的输出端连接着Δ‑Σ调制器的输入端；所述Δ‑Σ调制器的输出端连接着微控制器的输入端；所述Δ‑Σ调制器的输出端连接着VSG模块的输入端；所述VSG模块的输出端连接着微控制器；所述线性稳压器的输出端连接着微控制器；所述微控制器的输出端连接着晶体管阵列的输入端；所述晶体管阵列的输出端连接着全桥模块。

技术领域

本发明涉及电气控制领域，具体地说，涉及一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器。

背景技术

以风电和光伏为代表的新能源发电技术因为其环保性和经济性吸引了众多注意，随着新能源的推广，传统的集中式批量发电系统正迅速转变为分散式分布式发电系统。

风机和光伏发电均通过电力电子装置并网，即常见的三相并网逆变器。逆变器开关快和控制灵活，能够自由地对电网进行控制，但比起同步发电机，并网逆变器缺少惯性，难于参与电网调节，不能进行对电网频率的一次调整、电压支撑，应对故障力差；当将其大规模接入电网时，逆变器缺少像同步发电机应对电网扰动的那种很强的鲁棒性，从而会影响电网电压与频率的稳定性，因此，使并网逆变器能根据电网的电压频率变化时响应，有效地为电网提供有功和无功支撑是现在技术急需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器，该逆变器模拟传统同步发电机调频调压原理，根据电网的电压频率变化时响应，有效地为电网提供有功和无功支撑。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器包含直流电源、全桥模块、LCL滤波模块、电网、Δ-Σ调制器、线性稳压器、微控制器、晶体管阵列和VSG模块，所述直流电源输出端连接着全桥模块的输入端；所述全桥模块的输出端连接着LCL滤波模块的输入端；所述LCL滤波模块的输出端连接着电网；所述LCL滤波模块的输出端连接着Δ-Σ调制器的输入端；所述Δ-Σ调制器的输出端连接着微控制器的输入端；所述Δ-Σ调制器的输出端连接着VSG模块的输入端；所述VSG模块的输出端连接着微控制器；所述线性稳压器的输出端连接着微控制器；所述微控制器的输出端连接着晶体管阵列的输入端；所述晶体管阵列的输出端连接着全桥模块。

作为本发明的进一步优化，本发明一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器所述的Δ-Σ调制器采用AMC1304M25，可防止共模高电压线路上的噪声电流进入本地系统接地，从而干扰或损害低电压电路，可通过分流显著降低功耗，同时具有出色的交流和直流性能的，可轻松隔离并读取物理变量，从而提高了控件的整体质量。

作为本发明的进一步优化，本发明一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器所述的线性稳压器采用TPS715，该器件具有高输入电压，低压差，低功耗工作以及小型化封装的优势，可在2.5 V至24 V的输入范围内工作，并且在任何大于或等于0.47 µF的电容器下均能保持稳定。

作为本发明的进一步优化，本发明一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器所述的微控制器采用TMS320F28377D，该器件在处理、传感和驱动方面进行了优化，可提高实时控制应用中的闭环性能。

作为本发明的进一步优化，本发明一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器所述的晶体管阵列采用ULN2003A，该器件是一种具有高压输出、带有用于切换电感性负载的共阴极钳位二极管。

作为本发明的进一步优化，本发明一种基于虚拟同步发电机的并网逆变器采用VSG模块，模拟传统同步发电机调频调压原理，根据电网的电压频率变化时响应，有效地为电网提供有功和无功支撑。