[发明专利]一种多功能并网逆变器控制系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种多功能并网逆变器控制系统及控制方法，通过单位三相电压矢量生成模块生成单位三相电压矢量，通过一次调频计算模块生成的一次调频电压指令与逆变器直流侧电压参考值和滤波后逆变器直流侧实际电压作为电压外环控制模块输入量，通过电压外环控制模块生成控制注入功率的指令电流分量，与单位三相电压矢量相乘后生成三相电流指令，利用开关脉冲生成模块生成六路开关脉冲，实现并网逆变器的控制。本发明使新能源发电关键设备并网逆变器同时具备一次调频、有源滤波器、新能源发电功率注入电网的功能，避免或减少了新能源发电的硬件投入及设备总体积，使并网逆变器效益最大化，降低新能源发电成本，提高经济效益，促进新能源消纳。

技术领域

本发明涉及电力电子、非线性控制技术领域，尤其涉及一种多功能并网逆变器控制系统及控制方法。

背景技术

随着化石能源的日益紧缺，化石能源的使用带来的环境问题不断加剧，光伏、风电等清洁能源受到了越来越多的关注。作为新能源发电的关键设备，并网逆变器的控制技术已得到了长足的发展。随着电力电子器件性能的不断提升，控制器计算能力的不断加强，人们已经不满足于控制并网逆变器单纯向电网注入基波正弦有功电流，进而转向多功能并网逆变器的研究。多功能并网逆变器理论上可以在宽范围内，为电网提供辅助服务，这样就可以避免使用专用的设备，同时有助于电网的稳定、高质量运行，降低了成本。

一次调频作为电力系统重要的调频手段之一，可以减小扰动动态过程中的频率偏差极值和频率稳态偏差值，而新能源发电单元本身不具备一次调频能力，随着新能源发电的快速发展，电力系统一次调频资源大幅减少，频率越限风险增加，急需新能源发电参与电网一次调频，而当前主要采用新能源参与电力系统一次调频的方案是新增一套新能源一次调频设备已实现新能源的一次调频功能。同样，由于新能源的快速发展，电力系统电力电子设备设备不断增加，再加上电力系统内局部负荷存在大量的非线性、不平衡、及无功特性，造成电力系统电能质量恶化，有源滤波器可以有效改善并网点的电能质量，但现在有源滤波器多为单一设备并网应用，综上所述，若新能源发电需要同时具备一次调频及有源滤波器功能，需要同时增设一次调频设备和有源滤波器，这会使新能源发电成本增加，降低经济效益的同时，进而影响新能源的消纳。

发明内容

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种多功能并网逆变器控制系统及控制方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种多功能并网逆变器控制系统，其特征在于：所述控制系统包括单位三相电压矢量生成模块、一次调频计算模块、电压外环控制模块、三相电流指令生成模块、开关脉冲生成模块，单位三相电压矢量生成模块的输入端连接逆变器的交流侧，单位三相电压矢量生成模块的输出端连接三相电流指令生成模块，一次调频计算模块的输入端连接逆变器的交流侧，一次调频计算模块的输出端连接电压外环控制模块，电压外环控制模块的输入端连接逆变器直流侧，电压外环控制模块的输出端连接三相电流指令生成模块，三相电流指令生成模块连接开关脉冲生成模块。

进一步地，单位三相电压矢量生成模块包括锁相环，锁相环连接逆变器交流侧。

一种多功能并网逆变器控制系统的控制方法，控制方法的步骤为：

步骤一、单位三相电压矢量生成：单位三相电压矢量生成模块的锁相环获取逆变器交流侧的实际三相电压的相位，锁相环输出的电压相位根据标准三相正序电压计算公式生成单位三相电压矢量；

步骤二、一次调频电压指令生成：一次调频计算模块获取逆变器交流侧实际频率并利用一次调频频率—有功下垂特性曲线产生一次调频功率指令，进一步利用新能源发电功率—电压特性曲线生成一次调频电压指令；

步骤三、控制注入功率的指令电流分量生成：电压外环控制模块将一次调频电压指令与逆变器直流侧电压参考值相加再减去滤波后逆变器直流侧实际电压产生直流电压偏差，进一步利用电压外环控制器生成控制注入功率的指令电流分量；