[发明专利]一种电压型逆变器的控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及逆变器的运行与控制技术领域，尤其涉及一种可以自治维持独立运行微网的频率且近似均分负荷变化量的电压型逆变器的控制方法和系统。

背景技术

微电网（以下简称微网）的一个重要研究内容就是独立运行时有功和频率的控制。目前已有多种可能控制方式：指定单一V/f节点的主从模式；多电源频率下垂控制；分层控制；多代理(agent)协作控制等。不过，这些控制方法或者对主节点要求过高，或者频率波动过大，或者参数配置复杂、控制效果不理想，或者需要额外的控制层来恢复频率，都有相应的缺点。

不过，近年来大规模互联电网出现了一种新的有功/频率控制策略---发电机转子角控制。这种控制策略下各电源可以在不需要远方信息（及额外控制层）和调度干预的情况下及时准确跟踪负荷增减，维持系统频率恒定。因而有可能把频率控制的任务从调度分离，实现各电源高度自治和分散、就地控制。这种控制策略是和本发明相关的一种背景技术。

虚拟同步发电机（VSG）技术则是和本发明相关的另外一种背景技术。VSG是近年来出现的一种新的分布式逆变电源控制技术，该技术通过模拟同步发电机的本体模型、转动惯量、调频特性以及无功调压等特性，使并网逆变器从运行机制和外特性上可与传统同步发电机相比拟，从而实现分布式电源的友好接入，提高电网稳定性，但VSG在有功控制和负荷跟踪方面主要还是沿用传统同步发电机及微网逆变电源的控制策略。

发明内容

本发明要解决的一个技术问题是提供一种电压型逆变器的控制方法。

一种电压型逆变器的控制方法，包括：比较逆变器内虚拟转子在GPS确定的同步旋转坐标系中的角度和预设的角度参考值，并使用适当的控制算法得到虚拟转子的输入机械功率（以下简称机械功率）。虚拟机械功率已知后，再进一步根据测量得到的输出有功功率和转子运动方程，决定虚拟转子下一时刻的速度和角度。最终将该角度作为调制波角度输出给SPWM逆变控制。该角度也同时反馈给虚拟机械功率计算步骤作为输入。

根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，比较当前虚拟转子角度和角度参考值后，通过比例微分控制计算虚拟转子的虚拟机械功率。

根据本发明的方法的一个实施例，进一步的，通过比例微分控制计算得到机械功率变化量的标幺值后，再乘以和电源容量成正比的系数，再加上给定的功率参考值，得到虚拟转子的虚拟机械功率。

本发明要解决的一个技术问题是提供一种电压型逆变器的控制系统。

一种电压型逆变器的控制系统，包括：虚拟机械功率计算单元，该单元使用逆变器内虚拟转子在GPS确定的同步旋转坐标系中的角度和预设的角度参考值，并使用适当的控制算法得到虚拟转子的虚拟机械功率；虚拟转子模拟单元，该单元使用虚拟机械功率和实测得到的输出有功功率，根据转子运动方程确定虚拟转子的速度和角度。所述角度最终作为调制波角度输出给SPWM逆变控制。该角度也同时反馈给虚拟机械功率计算单元作为输入。

根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，所述虚拟机械功率计算单元比较当前虚拟转子角度和角度参考值后，通过比例微分控制计算虚拟转子的虚拟机械功率。

根据本发明的系统的一个实施例，进一步的，所述虚拟机械功率计算单元通过比例微分控制计算得到机械功率变化量的标幺值后，再乘以和电源容量成正比的系数，再加上给定的功率参考值，得到虚拟转子的虚拟机械功率。

本发明的电压型逆变器的控制方法和系统，可以在负荷变化后，在不需要额外控制层和通信的前提下，使逆变电源自治的准确跟踪负荷变化，实现微网内的自动有功平衡和频率恒定，并可将负荷变化量近似的按照逆变器容量均分给多个逆变器。从而为微电网的自动稳定运行提供保证。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施例，下面将对实施例所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为根据本发明的电压型逆变器控制方法的一个实施例的流程图；

图2为根据本发明的电压型逆变器控制系统的一个实施例的示意图。

具体实施方式

下面将结合附图，对本发明示例性实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。