[发明专利]逆变器输出电压的控制方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器控制技术领域，尤其涉及一种逆变器输出电压的控制方法及装 置。

背景技术

逆变器是将从电网侧获取的质量不高的交流电能或者将直流蓄电池、其他各种可 再生能源(如风能、太阳能)产生的电能转换成的高质量的交流电能，以满足负载的 要求，从而给灵敏的电子设备供电，因此逆变器是电力电子装置的重要组成部分之一。 目前应用领域中对供电的电能质量的要求不断提高，同时随着分布式发电系统的迅猛 发展，逆变器的重要性也变得愈发明显。新型的分布式发电系统的关键技术之一是研 制出使电网与各种发电装置可靠联结的电力电子设备，而逆变器就是这种电力电子设 备的核心装置。

目前，对基于线性负载的传统逆变器的研发已经比较完善和成熟，而对基于非线 性负载的新型逆变器的特点和性能的研究很少。这与目前大量工作于非线性负载的电 力电子设备的广泛应用是不同步的。因此对基于非线性负载的逆变器的特点和性能进 行研究具有重要意义。

分布式发电的发展趋势是多种逆变器组成的微电网应用。在大多数情况下，实际 系统中的负载应该是含有非线性负载。逆变器除了要完成电能交直流形式的转换外还 应能在线性及非线性负载下提供稳定高质量的电能。以下介绍两种现有的逆变器控制 方法：

(1)功率-电压-电流三环控制方法

此方法利用下垂特性设计了逆变器的功率外环控制器，这种逆变器的功率外环控 制器不仅利用电压闭环控制器提高了对逆变器输出端电压的控制能力，并利用电流闭 环控制器提高了系统的响应速度，最主要的是其实现了逆变器基于本地信息的功率自 动分配功能。对于高压发、输电线路阻抗以感性为主的传统电网实用性较强，但对线 路阻抗以阻性为主的中、低压配电网的系统来说，线路阻抗以阻性为主将对上述控制 方法的控制性能产生不利影响。该方法中逆变器可通过对其电压和电流闭环控制参数 的调节，使逆变器等效输出阻抗在基频段内为感性，从而实现对线路阻感比的调节作 用，改善逆变器的功率分配性能。

该方法的缺点如下：由于功率-电压-电流三环控制方法中设定电压和电流闭环控 制参数需兼顾逆变器的稳定性要求，所以这种方法对逆变器通过戴维南或者诺顿等效 的输出阻抗调节范围相对比较小，在非线性负载工况下对逆变器输出电压控制性能的 改进作用有限。

(2)虚拟阻抗控制方法

为了克服“功率-电压-电流”三环下垂控制性能下线路阻抗以阻性为主的不利影 响，改善逆变器功率控制性能，提出了虚拟阻抗控制方法。此方法通过从电压闭环指 令中减去逆变器输出电流在虚拟阻抗上压降的方式，利用对虚拟阻抗的调节来实现对 逆变器等效输出阻抗的调节，进而实现了对线路阻抗比的调节作用，这种方法与上述 三环控制方法相比，可有效抑制线路阻抗以阻性为主对逆变器输出功率控制性能的不 利影响。

该方法的缺点如下：虚拟阻抗控制方法主要针对基频阻抗配比进行调节，无法实 现逆变器谐波阻抗的调节，进而无法对非线性负载条件下的逆变器输出电压进行调 节。

因此，对于非线性负载工况下对逆变器输出电压进行改善的问题，目前并未提出 有效的解决方案。

发明内容

本发明提供了一种逆变器输出电压的控制方法及装置，以至少解决如何在非线性 负载工况下对逆变器输出电压进行有效改善的问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种逆变器输出电压的控制方法，包括：对逆变 器输出给负载的三相输出电压进行坐标变换，得到dq坐标系下的第一电压反馈值U_d和第二电压反馈值U_q；利用第一加法器对所述第一电压反馈值U_d和预设的第一负载 电压值U_d^*进行计算，输出第一计算结果，对所述第一计算结果进行比例积分谐振 (ProportionIntegralResonant，简称为PIR)控制，输出第一补偿交流量；利用第二加 法器对所述第二电压反馈值U_q和预设的第二负载电压值U_q^*进行计算，输出第二计算 结果，对所述第二计算结果进行PIR控制，输出第二补偿交流量；对所述第一补偿交 流量和所述第二补偿交流量进行反坐标变换，得到三相补偿电压，对所述三相补偿电 压进行正弦脉宽调制，得到脉冲信号，将所述脉冲信号作为补偿量传输给所述逆变器。