[发明专利]基于电网电压锁相及虚拟同步机的逆变器控制装置及方法

摘要

本发明公开了一种基于电网电压锁相及虚拟同步机的逆变器控制装置及方法，在逆变器工作初始阶段，逆变器采用基于电网电压锁相的常规逆变器控制方案完成并网工作；在逆变器并网工作稳定后，逆变器采用虚拟同步机控制方案。通过基于电网电压锁相的常规并网控制方案实现逆变器并网后，再将虚拟同步机控制策略与传统常规并网控制方案进行整体切换，实现并网逆变器的虚拟同步机化，省却了虚拟同步机控制方案下的逆变器由离网到并网过程中的预同步控制环节以及相应的机端电压检测点，为应用于分布式发电与微电网领域的逆变器控制方案提供重要的技术基础。且在两种控制模式切换过程中，逆变器系统始终保持稳定安全可靠运行。

主权项

1.一种基于电网电压锁相及虚拟同步机的逆变器控制装置，其特征是，包括电流测量模块、电压测量模块、PLL锁相模块、实际功率计算模块、常规并网逆变器控制及调制波生成模块、虚拟同步机控制及调制波生成模块、电气主电路虚拟模块、虚拟功率计算模块和调制模块；电流测量模块，用于采集逆变器输出三相电感电流i_Labc并输出至实际功率计算模块；电压测量模块，用于采集电网侧三相电压v_gabc分别输出至PLL锁相模块、实际功率计算模块、电气主电路虚拟模块和虚拟功率计算模块；PLL锁相模块，用于根据电网侧三相电压v_gabc计算出电网电压幅值V_gm及电网电压相位θ_g；实际功率计算模块，用于根据逆变器输出电流i_Labc和电网电压v_gabc计算得到逆变器实际输出有功功率P_e和无功功率Q_e；常规并网逆变器控制及调制波生成模块，用于根据逆变器实际输出有功功率率P_e和无功功率Q_e，有功功率给定值P_ref和无功功率给定值Q_ref以及电网电压相位θ_g获得常规并网控制方案下的并网逆变器调制波V_mabc；电气主电路虚拟模块，用于根据调制波信号V_Vmabc与电网电压信号v_gabc计算获得逆变器虚拟输出电流i_VLabc；虚拟功率计算模块，用于根据虚拟输出电流i_VLabc与电网电压信号v_gabc计算获得逆变器虚拟输出有功功率P_Ve和无功功率Q_Ve；虚拟同步机控制及调制波生成模块，用于根据电网电压幅值V_gm、有功功率给定值P_ref和无功功率给定值Q_ref、虚拟有功功率P_Ve和实际输出有功功率P_e经过选通开关S后选通的信号、虚拟无功功率Q_Ve和实际输出无功功率Q_e经过选通开关S后选通的信号，计算获得虚拟同步机控制方案下的并网逆变器调制波V_Vmabc；调制模块，用于将调制波V_mabc与调制波V_Vmabc经过选通开关S后选通的调制波对载波信号V_r进行调制，产生控制逆变器功率开关的控制信号D。