[发明专利]基于下垂控制的微电网逆变器系统及其平滑切换方法

摘要

本发明公开了一种基于下垂控制的微电网逆变器系统及其平滑切换方法，通过采用下垂控制，无功功率与有功功率的平衡来调整输出电压幅值与频率，保证逆变器既可以自治运行也可以并网运行；当电网状态正常时，控制电路调整逆变器的输出电压幅值与频率，满足并网要求后，将并网开关闭合，逆变器会根据系统前后的频率与电压变化，根据下垂方程输出合适的电压与频率，维持系统电压和频率稳定。当检测到电网状态异常或需要切换至自治运行模式时，将并网开关断开，逆变器会依据下垂方程自动输出合适的有功功率与无功功率，维持系统的有功功率与无功功率平衡。本发明采取下垂控制可以实现逆变器自治运行与并网运行之间的平滑切换，具有良好的应用前景。

主权项

基于下垂控制的微电网逆变器系统，其特征在于：包括逆变器电路单元(10)和逆变器控制电路单元(20)，所述逆变器电路单元(10)包括直流母线电源Vdc、三相逆变桥电路(101)、三相滤波电感(102)、三相滤波电容(103)、三相变压器(104)、负荷(105)和并网开关(106)；所述逆变器控制电路单元(20)包括采样电路(201)、滤波电路(202)、控制电路(203)及驱动电路(204)；所述采样电路(201)包括逆变器输出电压、输出电路以及电网电压的采集通道；所述控制单元(202)包括功率计算模块、有功下垂调节模块、无功下垂调节模块、三相电压生成模块、电压基准与输出反馈比较模块、电压控制器、电流基准与输出反馈比较模块、电流调节器、锁相环模块、三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换模块、两相旋转坐标系到两相静止坐标系变换模块、功率计算模块和PWM信号发生模块，所述三相静止坐标系到两相旋转坐标系变换模块为abc/dq坐标变换模块，所述两相旋转坐标系到两相静止坐标系变换模块为dq/αβ坐标变换模块；所述直流电源Vdc接于三相逆变桥电路(101)的直流输入测，三相逆变桥的交流输出侧接三相滤波电感(102)的一侧，三相滤波电感(102)的另一侧连接三相滤波电容(103)的一侧，三相滤波电容(103)采用Y型接法，三相滤波电容(103)的另一侧接三相变压器(104)的原边，三相变压器(104)的副边接负荷(105)，三相变压器(104)副边连接并网开关(106)的一端，并网开关的另一端连接电网。所述采样电路(201)分别采样逆变器的三相输出电压、滤波电流以及 电网电压，并且以上三个采集通道的输出作为低通滤波器(202)的输入，低通滤波器(202)的输出分别连接控制单元(203)，作为坐标变换的输入；所述控制电路(203)将经过滤波处理之后的电压和电流信号，作为abc/dq坐标变换模块的输入，其中，电网电压坐标变换的输出与滤波电流的输出共同作为功率计算模块的输入；电网电压坐标变换的输出作为锁相环的输入，锁相环的输出为电压幅值与频率，功率计算模块的输出无功功率P和锁相环输出单元的电压均连接到无功功率下垂调节模块的输入端，有功功率下垂调节单元输出电压幅值给定值，无功下垂调节模块的输出频率给定值，两个下垂调节模块的输出一起作为三相电压生成模块的输入生成三相给定电压，三相电压生成模块的输出经abc/dq坐标变换模块，分别输出d坐标系和q坐标系下的电压给定值，逆变器输出电压经abc/dq坐标变换输出的d坐标系与q坐标系下的值分别同给定d坐标系和q坐标系下的电压一起，作为电压基准与输出反馈比较模块的输入，电压基准与输出反馈比较模块的输出分别连接d坐标系和q坐标系下的电压控制器的输入，d坐标系和q坐标系下的电压控制器的输出端分别与滤波电流abc/dq坐标变换输出的d坐标系和q坐标系下的电流值一起作为电流控制器的输入，电流控制器在d坐标系和q坐标系下的输出作为dq/αβ坐标变换模块的输入，经dq/αβ变换之后，dq/αβ坐标变换模块的输出端连接PWM信号发生器的输入端，经PWM发生器，产生PWM信号，该信号作为驱动电路(204)的输出，直接驱动三相逆变桥电路(101)运行。