專利名稱：一種用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置。
背景技術(shù)：
為避免光伏逆變器在電網(wǎng)電壓異常時(shí)脫網(wǎng)造成電網(wǎng)電源的不穩(wěn)定，光伏逆變器應(yīng)具備一定的異常電壓耐受能力。逆變器交流側(cè)電壓跌至20%標(biāo)稱電壓時(shí)，逆變器能夠保證不間斷運(yùn)行IS以上；逆變器交流側(cè)電壓在發(fā)生跌落后3S內(nèi)能夠恢復(fù)到標(biāo)稱電壓的90%時(shí)，逆變器能夠保證不間斷并網(wǎng)運(yùn)行，同時(shí)在低電壓穿越過程中光伏并網(wǎng)逆變器能夠提供動態(tài)無功支撐。當(dāng)前實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的解決方案主要有:基于儲能設(shè)備的解決方案、基于無功補(bǔ)償設(shè)備的解決方案，這兩種方案都需要增加硬件成本，而且動態(tài)響應(yīng)性能差。針對現(xiàn)有方案的缺點(diǎn)，本專利提出的基于正負(fù)序分量解耦控制的解決方案，采用全數(shù)字控制，不需要額 外增加硬件成本，而且有較快的動態(tài)響應(yīng)特性。當(dāng)三相光伏并網(wǎng)逆變器所連接的電網(wǎng)出現(xiàn)對稱跌落故障或者非對稱跌落故障時(shí)，電網(wǎng)電壓存在負(fù)序分量，傳統(tǒng)PI雙閉環(huán)dq解耦控制系統(tǒng)中，dq分量含有二倍頻振蕩，如果仍按照傳統(tǒng)方法，會出現(xiàn)較大偏差。應(yīng)將負(fù)序分量與正序分量分尚，正負(fù)序分量單獨(dú)控制，正序分量的控制目標(biāo)是使光伏逆變器正確輸出設(shè)定的有功和無功電流，負(fù)序分量的控制目標(biāo)是減少、直至抵消負(fù)序分量對并網(wǎng)電流控制造成的危害。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置，旨在解決當(dāng)前實(shí)現(xiàn)低電壓穿越的解決方案主要有:基于儲能設(shè)備的解決方案、基于無功補(bǔ)償設(shè)備的解決方案，而這兩種方案都需要增加硬件，生產(chǎn)及使用成本較高，動態(tài)響應(yīng)性能差的問題。本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置，該裝置包括:信號輸入模塊、信號輸出模塊、DC-AC逆變模塊、電流電壓控制模塊；所述信號輸入模塊與所述DC-AC逆變模塊相連接，所述DC-AC逆變模塊分別與所述電流電壓控制模塊及信號輸出模塊相連接。進(jìn)一步，所述DC-AC逆變模塊包括:光伏陣列蓄電池、由IGBT組成的逆變橋、電感L、電容C、隔離變壓器、三相電壓電流采樣器，所述光伏陣列蓄電池與所述由IGBT組成的逆變橋相連接，所述電感L及電容C并聯(lián)連接在所述由IGBT組成的逆變橋與所述隔離變壓器之間，所述隔離變壓器與所述三相電壓電流采樣器相連接；進(jìn)一步，所述電流電壓控制模塊主要包括:三相電流正負(fù)序分離器、電流PARK變換器、三相電壓正負(fù)序分離器、電壓PARK變換器、PI控制器、引入前饋、引入前饋1、引入前饋2、引入前饋3、PIl控制器、PI2控制器、PI3控制器；[0011]從三相電壓電流采樣器輸出的電流經(jīng)輸出三相電流正負(fù)序分離器分離，經(jīng)電流PARK變換器變換得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-，從三相電壓電流采樣器輸出的電壓經(jīng)三相電壓正負(fù)序分離器分離，經(jīng)電壓PARK變換器變換得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-，從電流PARK變換器變換得到的ialpha+—部分經(jīng)解耦后傳到引入前饋I的端，另一部分和有功給定作用經(jīng)PI控制器計(jì)算后，傳到引入前饋的“ + ”端；從電流PARK變換器變換得到的ibeta+ —部分經(jīng)解耦I(lǐng)傳到引入前饋的端，另一部分和無功給定作用經(jīng)PIl控制器計(jì)算后，傳到引入前饋I的“ + ”端；從電流PARK變換器變換得到的ialpha-—部分經(jīng)解耦2傳到引入前饋3的端，另一部分和負(fù)序抑制作用經(jīng)PI2控制器計(jì)算后，傳到引入前饋2的“ + ”端；從電流PARK變換器變換得到的ibeta-—部分經(jīng)解耦3傳到引入前饋2的端，另一部分和負(fù)序抑制作用經(jīng)PI3控制器計(jì)算后，傳到引入前饋3的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ialpha+接引入前饋的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ibeta+接引入前饋I的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ialpha-接引入前饋
2的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ibeta-接引入前饋3的“ + ”端；引入前饋輸出端接PARK反變換器的Inl，引入前饋I輸出端接PARK反變換器的In2，引入前饋2輸出端接PARK反變換器的In3，引入前饋3輸出端接PARK反變換器的In4，從三相電壓電流采樣器輸出的電流或電壓經(jīng)鎖相環(huán)接PARK反變換的seta ;從PARK反變換器的ialpha端接SVPWM控制器的alpha，從PARK反變換器的ibeta端接SVPWM控制器的beta ;從SVPWM控制器的3-PHASE端輸出的電流返回到由IGBT組成的逆變橋中。本實(shí)用新型提供的用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置，由信號輸入模塊、信號輸出模塊、DC-AC逆變模塊、電流電壓控制模塊連接構(gòu)成；通過提取電網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流的正負(fù)序分量，實(shí)現(xiàn)了正負(fù)序單獨(dú)控制，在電網(wǎng)三相不平衡時(shí)，使得光伏逆變器仍能按給定輸出三相平衡并網(wǎng)電流；整個(gè)低電壓穿越控制方案中無需增加額外的硬件成本，生產(chǎn)及使用成本較低，動態(tài)響應(yīng)快速，工作穩(wěn)定可靠，有效地解決了現(xiàn)有方案存在的需要增加硬件成本、動態(tài)響應(yīng)性能差的問題，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。
圖1是本實(shí)用新型實(shí)·施例提供的用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置的結(jié)構(gòu)框圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置的原理接線圖。圖中:11、信號輸入模塊；12、信號輸出模塊；13、DC-AC逆變模塊；14、電流電壓控制模塊。
具體實(shí)施方式
為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。圖1示出了本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置的結(jié)構(gòu)。為了便于說明，僅僅示出了與本實(shí)用新型實(shí)施例相關(guān)的部分。[0018]該裝置包括:信號輸入模塊11、信號輸出模塊12、DC-AC逆變模塊13、電流電壓控制豐旲塊14 ；信號輸入模塊11與DC-AC逆變模塊13相連接，DC-AC逆變模塊13分別與電流電壓控制模塊14及信號輸出模塊12相連接。在本實(shí)用新型實(shí)施例中，DC-AC逆變模塊13包括:光伏陣列蓄電池、由IGBT組成的逆變橋、電感L、電容C、隔離變壓器、三相電壓電流采樣器，光伏陣列蓄電池與由IGBT組成的逆變橋相連接，電感L及電容C并聯(lián)連接在由IGBT組成的逆變橋與隔離變壓器之間，隔離變壓器與三相電壓電流采樣器相連接；電流電壓控制模塊14主要包括:三相電流正負(fù)序分離器、電流PARK變換器、三相電壓正負(fù)序分離器、電壓PARK變換器、PI控制器、引入前饋、引入前饋1、引入前饋2、引入前饋3、PIl控制器、PI2控制器、PI3控制器；從三相電壓電流采樣器輸出的電流經(jīng)輸出三相電流正負(fù)序分離器分離，經(jīng)電流PARK變換器變換得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-,從三相電壓電流采樣器輸出的電壓經(jīng)三相電壓正負(fù)序分離器分離，經(jīng)電壓PARK變換器變換得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-，從電流PARK變換器變換得到的ialpha+—部分經(jīng)解耦后傳到引入前饋I的端，另一部分和有功給定作用經(jīng)PI控制器計(jì)算后，傳到引入前饋的“ + ”端；從電流PARK變換器變換得到的ibeta+ —部分經(jīng)解耦I(lǐng)傳到引入前饋的端，另一部分和無功給定作用經(jīng)PIl控制器計(jì)算后，傳到引入前饋I的“ + ”端；從電流PARK變換器變換得到的ialpha-—部分經(jīng)解耦2傳到引入前饋3的端，另一部分和負(fù)序抑制作用經(jīng)PI2控制器計(jì)算后，傳到引入前饋2的“ + ”端；從電流PARK變換器變換得到的ibeta-—部分經(jīng)解耦3傳到引入前饋2的端，另一部分和負(fù)序抑制作用經(jīng)PI3控制器計(jì)算后，傳到引入前饋3的“ + ”端；從電壓PARK變換器變 換得到的ialpha+接引入前饋的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ibeta+接引入前饋I的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ialpha-接引入前饋2的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ibeta-接引入前饋3的“ + ”端；引入前饋輸出端接PARK反變換器的Inl，引入前饋I輸出端接PARK反變換器的In2，引入前饋2輸出端接PARK反變換器的In3，引入前饋3輸出端接PARK反變換器的In4，從三相電壓電流采樣器輸出的電流或電壓經(jīng)鎖相環(huán)接PARK反變換的seta ;從PARK反變換器的ialpha端接SVPWM控制器的alpha，從PARK反變換器的ibeta端接SVPWM控制器的beta ;從SVPWM控制器的3-PHASE端輸出的電流返回到由IGBT組成的逆變橋中。
以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本實(shí)用新型的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。三相電網(wǎng)電壓，三相并網(wǎng)電流首先進(jìn)行正負(fù)序分離，電網(wǎng)電壓、電流經(jīng)電壓正負(fù)序分離器和電流正負(fù)序分離器進(jìn)行完正負(fù)序分離以后，就可以對正負(fù)序分量單獨(dú)控制，形成雙電流控制器。三相并網(wǎng)電流經(jīng)過通過信號延時(shí)抵消法，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的正負(fù)序分量:ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-,三相市電通過信號延時(shí)抵消法,得到兩相靜止坐標(biāo)系下的正負(fù)序分量:ualpha+、ubeta+、ualpha-、ubeta-。然后對并網(wǎng)電流正負(fù)序分量進(jìn)行派克變換，得到兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的正負(fù)序分量；由于在兩相旋轉(zhuǎn)系下均為直流量，便于采用PI控制。d軸正序分量給定為期望輸出有功電流峰值，q軸給定為無功電流峰值，如果希望單位功率因數(shù)輸出，則設(shè)置q軸給定為0，可以設(shè)定q軸給定來實(shí)現(xiàn)逆變器無功調(diào)度功能；為抑制負(fù)序分量，dq軸負(fù)序分量設(shè)置為零。[0025]為了電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓故障時(shí)，起到對電流環(huán)的快速控制作用，引入電網(wǎng)電壓前饋控制，這樣在電網(wǎng)出現(xiàn)低電壓故障時(shí)，能夠盡快反映到電流控制上；PI計(jì)算結(jié)果與解耦結(jié)果以及電網(wǎng)前饋量三者之和，共同作用到電流環(huán)。經(jīng)過派克反變換之后，得到兩相靜止坐標(biāo)系下的alpha，beta控制量。送給矢量控制算法模塊。由矢量控制算法得到六路上下互補(bǔ)的三相全橋觸發(fā)脈沖，控制開關(guān)管的導(dǎo)通關(guān)斷，實(shí)現(xiàn)DC-AC逆變。本實(shí)用新型實(shí)施例提供的用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置，由信號輸入模塊11、信號輸出模塊12、DC_AC逆變模塊13、電流電壓控制模塊14連接構(gòu)成；通過提取電網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流的正負(fù)序分量，實(shí)現(xiàn)了正負(fù)序單獨(dú)控制，在電網(wǎng)三相不平衡時(shí)，使得光伏逆變器仍能按給定輸出三相平衡并網(wǎng)電流；整個(gè)低電壓穿越控制方案中無需增加額外的硬件成本，生產(chǎn)及使用成本 較低，動態(tài)響應(yīng)快速，工作穩(wěn)定可靠，有效地解決了現(xiàn)有方案存在的需要增加硬件成本、動態(tài)響應(yīng)性能差的問題，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。以上僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置，該裝置包括:信號輸入模塊、信號輸出模塊，其特征在于，該裝置還包括=DC-AC逆變模塊、電流電壓控制模塊； 所述信號輸入模塊與所述DC-AC逆變模塊相連接，所述DC-AC逆變模塊分別與所述電流電壓控制模塊及信號輸出模塊相連接。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述DC-AC逆變模塊包括:光伏陣列蓄電池、由IGBT組成的逆變橋、電感L、電容C、隔離變壓器、三相電壓電流采樣器，所述光伏陣列蓄電池與所述由IGBT組成的逆變橋相連接，所述電感L及電容C并聯(lián)連接在所述由IGBT組成的逆變橋與所述隔離變壓器之間，所述隔離變壓器與所述三相電壓電流采樣器相連接。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述所述電流電壓控制模塊主要包括:三相電流正負(fù)序分離器、電流PARK變換器、三相電壓正負(fù)序分離器、電壓PARK變換器、PI控制器、引入前饋、引入前饋1、引入前饋2、引入前饋3、PI1控制器、PI2控制器、PI3控制器； 從三相電壓電流采樣器輸出的電流經(jīng)輸出三相電流正負(fù)序分離器分離，經(jīng)電流PARK變換器變換得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-,從三相電壓電流采樣器輸出的電壓經(jīng)三相電壓正負(fù) 序分離器分離，經(jīng)電壓PARK變換器變換得到ialpha+、ibeta+、ialpha-、ibeta-，從電流PARK變換器變換得到的ialpha+—部分經(jīng)解耦后傳到引入前饋I的端，另一部分和有功給定作用經(jīng)PI控制器計(jì)算后，傳到引入前饋的“ + ”端；從電流PARK變換器變換得到的ibeta+—部分經(jīng)解耦I(lǐng)傳到引入前饋的端，另一部分和無功給定作用經(jīng)PIl控制器計(jì)算后，傳到引入前饋I的“ + ”端；從電流PARK變換器變換得到的ialpha-—部分經(jīng)解耦2傳到引入前饋3的端，另一部分和負(fù)序抑制作用經(jīng)PI2控制器計(jì)算后，傳到引入前饋2的“ + ”端；從電流PARK變換器變換得到的ibeta-—部分經(jīng)解耦3傳到引入前饋2的端，另一部分和負(fù)序抑制作用經(jīng)PI3控制器計(jì)算后，傳到引入前饋3的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ialpha+接引入前饋的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ibeta+接引入前饋I的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ialpha-接引入前饋2的“ + ”端；從電壓PARK變換器變換得到的ibeta-接引入前饋3的“ + ”端；引入前饋輸出端接PARK反變換器的Inl，引入前饋I輸出端接PARK反變換器的In2，引入前饋2輸出端接PARK反變換器的In3，引入前饋3輸出端接PARK反變換器的In4，從三相電壓電流采樣器輸出的電流或電壓經(jīng)鎖相環(huán)接PARK反變換的seta ;從PARK反變換器的ialpha端接SVPWM控制器的alpha，從PARK反變換器的ibeta端接SVPWM控制器的beta ;從SVPWM控制器的3-PHASE端輸出的電流返回到由IGBT組成的逆變橋中。
專利摘要本實(shí)用新型適用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種用于光伏逆變器低電壓穿越控制的裝置，由信號輸入模塊、信號輸出模塊、DC-AC逆變模塊、電流電壓控制模塊連接構(gòu)成；通過提取電網(wǎng)電壓、并網(wǎng)電流的正負(fù)序分量，實(shí)現(xiàn)了正負(fù)序單獨(dú)控制，在電網(wǎng)三相不平衡時(shí)，使得光伏逆變器仍能按給定輸出三相平衡并網(wǎng)電流；整個(gè)低電壓穿越控制方案中無需增加額外的硬件成本，生產(chǎn)及使用成本較低，動態(tài)響應(yīng)快速，工作穩(wěn)定可靠，有效地解決了現(xiàn)有方案存在的需要增加硬件成本、動態(tài)響應(yīng)性能差的問題，具有較強(qiáng)的推廣與應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號H02J3/38GK203103987SQ20132012839
公開日2013年7月31日 申請日期2013年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月28日
發(fā)明者陳培清, 張偉, 楊文泉, 潘會娟 申請人:青島薩納斯光電能源科技有限公司