[发明专利]一种单相逆变器控制方法

说明书

本发明提供了一种单相逆变器控制方法，属于电力电子技术领域。包含单相锁相环、幅值计算模块、无功功率‑幅值控制模块、有功功率‑频率控制模块、相位调节模块以及电磁转矩、无功功率和电动势的计算模块。其中有功功率‑频率控制模块、无功功率‑幅值控制模块以及电磁转矩、无功功率和电动势计算模块的数学模型参考同步发电机的机械、电气模型构建，以增强逆变器的惯性和阻尼，并使逆变器能够具有与同步发电机相同或相似的输出特性。该方法不需要对电压、电流进行由单相至三相或两相的拟合，直接利用实际单相电压、电流进行计算；计算过程中不涉及坐标系的转化；相较于现有技术，该方法具有较快的动态响应速度，且具有良好的整体稳定性。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及单相逆变器的控制技术。

背景技术

从全球形势看，能源革命的趋势不可逆转，而《能源发展“十三五”规划》的发布，也标志着中国进入能源转型加速期，“绿色、低碳”的理念必将引领一场新的能源革命。在中国清洁能源总装机不断提升，至2017年三季度末，中国水电、风电、光伏和核电装机量已经分别达到3.39、1.57、1.20和0.36亿千瓦，占电力总装机量比例分别达到20％、9％、7％和2％，其地位已从补充能源上升为替代能源；其他各国对清洁能源的应用与推广都非常重视，其中哥斯达黎加清洁能源发电量比重已达99.68％，其中可再生能源发电量占比高达98.15％。而分布式能源在能源的输送和利用上通过分片布置的方式可以减少能源在长距离输送过程的折损，有效地提高了能源利用的安全性和灵活性。故而清洁能源与分布式能源的应用与推广是能源革命中的中坚力量。

而电力电子变换器可以发挥其对电能灵活地转换和控制能力，转化清洁能源与分布式能源的能量，将其并入电网，并对其进行有效管理。目前对于与可再生能源配套的逆变器控制中主要可分为电流源型和电压源型两种类型。其中电流源型控制方案能够实现最大能量的利用与注入，但其不利于新能源与分布式能源的大量汇入和使用，可能会导致电力系统的整体稳定性下降。而电压源型逆变器控制方法能够以电压源的形式注入电网，这一点与传统发电机一致，因而有利于清洁能源和分布式系统在电网中的推广。在目前的研究中，有学者提出通过模拟同步发电机的机电模型，建立虚拟同步控制方案，从而让逆变器成为同步逆变器，使逆变器具有与传统同步发电机的相同或相似的输出特性，进而提高电力系统整体的稳定性与能量平衡能力。

而对于牵引网和部分工业中应用的单相系统而言，如果能够应用清洁能源和分布式发电系统，则可在一定条件下实现专网专用。这样就可以可大幅降低对电力系统尤其是三相输配电系统的电能质量影响，能够更加便捷有效地实现牵引网的全线贯通，其灵活性、经济性与适用性等特点也可以得到提升。因此，对于单相逆变器的控制方法研究同样具有重要的意义和作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种单相逆变器控制方法，它能有效地将单相逆变器控制成电压源形式的单相电源，并使之具有传统同步发电机的部分特性。本发明提出的单相逆变器控制方法具有良好的稳定性与动态响应性能。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现：一种单相逆变器控制方法，包括单相锁相环、幅值计算模块、无功功率-幅值控制模块、有功功率-频率控制模块，通过赋予所述模块功能参数来实现对单相逆变器的控制，具体步骤如下：

步骤一、首先通过单相锁相环确定网侧电压v_g的相位ω_gt，再通过幅值计算模块来计算网侧电压v_g的幅值V_g；其中，该计算需要借助低通滤波器完成；

其计算公式为：V_g＝2*LPF[v_g*sin(ω_gt)]，式中，LPF代表低通滤波器，由其对括号内的输入数据进行处理，输出结果只保留小于截止频率的部分；