具有滯回特性的V/f-倒下垂微電網逆變器電源的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電力電子裝置及其控制領域，涉及一種基于逆變器的新型微電網電源。
【背景技術】
[0002]隨著電力需求的不斷增長，常規(guī)電網在過去數十年里快速發(fā)展。然而由于其成本高、運行難度大，以及燃料短缺、環(huán)境污染的日益加重，促進了環(huán)保、靈活、以可再生能源為主的分布式發(fā)電技術的發(fā)展。為了充分發(fā)揮分布式發(fā)電的優(yōu)點并解決大電網與其之間的矛盾，一般將分布式發(fā)電系統(tǒng)互聯(lián)形成以微電網的形式運行。然而隨著微電網的接入，出現(xiàn)了一些新的問題，主要表現(xiàn)在微電網在孤島運行模式下采用何種控制方式才能維持整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。當微電網與大電網并網運行時，可由大電網提供運行參考頻率和電壓。而微電網在孤網狀態(tài)時，需要對網內各個微電源進行有效的控制協(xié)調，以維持整個系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，保證系統(tǒng)的電壓及頻率在合理的范圍內。
[0003]目前常用的一種孤網運行方式是以一個包括信號輸入模塊、V/f控制模塊、雙反饋解耦PWM控制模塊、輸出驅動模塊和VSC主電路的電源為主電源，提供頻率和電壓參考，其它的電源都采用包括信號輸入模塊、PQ控制模塊、雙反饋解耦PWM控制模塊、輸出驅動模塊和VSC主電路的電源，運行在PQ方式下，即保持輸出的有功和無功功率為恒定。采用V/f控制模塊的微電源雖然可以在其可調容量范圍內維持系統(tǒng)的電壓幅值及頻率不變，但是一旦系統(tǒng)內需要大量的功率交換，超出其可調容量范圍，該微電源就不能繼續(xù)維持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。
[0004]現(xiàn)有的解決上述問題的方法是采用包括信號輸入模塊、V/f-PQ控制模塊、雙反饋解耦PWM控制模塊、輸出驅動模塊和VSC主電路的電源。當孤網運行時，微電網中有一個電源運行于V/f方式下，為其它的電源提供運行參考頻率和電壓；而其它的電源運行于PQ方式下。當V/f控制的電源可調容量越限時轉為PQ方式，而由某一個其它的電源提供運行參考電壓和頻率。然而在逆變器電源退出V/f控制方式后，采用PQ控制方式使得該電源對系統(tǒng)的沖擊較大，且在系統(tǒng)頻率變化時不能參與功率的調節(jié)。倒下垂控制本質屬于功率調節(jié)，可以通過設置倒下垂比例系數，控制功率輸出在小范圍內波動，有更好的調節(jié)特性。若采用信號輸入模塊、V/f-倒下垂控制模塊、雙反饋解耦PWM控制模塊、輸出驅動模塊和VSC主電路的電源，該電源在系統(tǒng)頻率變化時可以參與功率的調節(jié)，而且通過其輸出功率的變化來調節(jié)系統(tǒng)的頻率。但是，這種切換仍會造成較大的頻率或電壓擾動，運行靈活性不足，控制器容易誤觸發(fā)。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是克服現(xiàn)有技術的缺陷而提供具有滯回特性的V/f-倒下垂型微電網逆變器電源，通過對各個電源設置不同的門檻值和環(huán)寬，有效避免了系統(tǒng)正常波動可能對控制器造成的誤觸發(fā)，防止電源在某一個值的上下波動時反復動作。
[0006]本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案:
[0007]具有滯回特性的V/f-倒下垂型微電網逆變器電源，包括信號輸入模塊、V/f-倒下垂滯環(huán)控制模塊、雙反饋解耦PWM控制模塊、輸出驅動模塊和VSC主電路；其中，
[0008]信號輸入模塊，將電網輸出的第一電壓信號、電流信號均輸出至V/f-倒下垂滯環(huán)控制模塊、雙反饋解耦PWM控制模塊；
[0009]V/f-倒下垂滯環(huán)控制模塊，將接收的第一電壓信號、電流信號經處理后，輸出頻率信號或有功功率信號，以及無功功率信號或第二電壓信號至雙反饋解耦PWM控制模塊；
[0010]雙反饋解耦PWM控制模塊，用于根據第一電壓信號、電流信號以及頻率信號或有功功率信號、無功功率信號或第二電壓信號，生成PWM控制脈沖并輸出至輸出驅動模塊；
[0011]輸出驅動模塊，用于接收PWM控制脈沖，并輸出驅動信號至VSC主電路；
[0012]VSC主電路，當接收到驅動信號，將外部輸入的直流電轉換成交流電輸出。
[0013]作為本實用新型的具有滯回特性的V/f-PQ型微電網逆變器電源的進一步優(yōu)化的方案，所述V/f-PQ滯環(huán)控制模塊包括f滯環(huán)控制模塊、V滯環(huán)控制模塊；其中，
[0014]f滯環(huán)控制模塊包括第一處理單元、第一滯環(huán)觸發(fā)器單元、第一控制單元；預先設定最小門檻頻率fmin、最大門檻頻率fmax，逆變器輸出頻率fmin時，輸出最小有功功率極限值Pn、最大有功功率極限值pm，逆變器輸出頻率fmax時，輸出最小有功功率極限值P k、最大有功功率極限值 pf，fmin〈fmax，pk〈pn〈pf〈pmA^
[0015]第一處理單元，用于將接收的第一電壓信號、電流信號經計算處理獲得有功功率P入和頻率，卩入和f入均輸出至第一滯環(huán)觸發(fā)器單元、第一控制單元；
[0016]第一滯環(huán)觸發(fā)器單元，根據接收的有功功率Ρλ和頻率^進行判斷，當頻率f入為fmin或時，導通第二觸發(fā)信號。反之，導通第一觸發(fā)信號；
[0017]第一控制單元，接收到第一觸發(fā)信號時，采用P倒下垂控制；接收到第二觸發(fā)信號時，采用f控制；
[0018]V滯環(huán)控制模塊包括第二處理單元、第二滯環(huán)觸發(fā)器單元、第二控制單元；預先設定最小門檻電壓Vmin、最大門檻電壓Vmax、逆變器輸出電壓Vmin時，輸出最小無功功率極限值Qn、最大無功功率極限值Qm，逆變器輸出電壓Vmax時，輸出最小無功功率極限值Q k、最大無功功率極限值 Qf，Vmin〈Vmax，Qk〈Qn〈Qf〈QmA^
[0019]第二處理單元，用于將接收的第一電壓信號、電流信號經計算處理獲得無功功率Q入和電壓Va ；
[0020]第二滯環(huán)觸發(fā)器單元，根據接收的無功功率Q入和電壓Va進行判斷，當電壓V入為Vmin或Vmax時，導通第四觸發(fā)信號。反之，導通第三觸發(fā)信號；
[0021]第二控制單元，接收到第三觸發(fā)信號時，采用Q倒下垂控制；接收到第四觸發(fā)信號時，采用V控制。
[0022]本實用新型采用以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，具有以下技術效果:
[0023](I)引入V/f-倒下垂型微電網逆變器電源，吸取了 V/f控制和下垂控制方式的優(yōu)點，該控制方式的特性曲線更接近傳統(tǒng)發(fā)電機的輸出特性，減小了系統(tǒng)的頻率抖動，能夠充分發(fā)揮微網中電源調節(jié)能力，使逆變器電源盡量在高效率的區(qū)段運行。
[0024](2)引入具有滯回特性的V/f-倒下垂型微電網逆變器電源，通過對各個電源設置不同的門檻值和環(huán)寬，有效避免了系統(tǒng)正常波動可能對控制器造成的誤觸發(fā)，防止電源在某一個值的上下波動時發(fā)生抖動。
[0025](3)微電網處于并網狀態(tài)時，微電源采用倒下垂控制方式，輸出一定范圍內的功率。微電網運行于孤島模式時，某一個微電源采用V/f控制方式，輸出恒定的電壓幅值及頻率，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓及頻率，并調節(jié)其輸出功率來滿足系統(tǒng)的功率平衡。該微電源不能滿足負荷需求時，會自動切換為倒下垂控制方式，由另外一個為電源接替。具有滯回特性的主控型電源控制方法通過對各個電源逆變器設置不同的門檻值，在負荷功率變化時，各個逆變器電源之間可以按照預先設定的閾值依次切換，減少次序出錯以及控制器誤動和拒動，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率，維持系統(tǒng)可靠穩(wěn)定地運行。
[0026](4)本實用新型不但可以增大功率調節(jié)范圍，每個電源可根據其設置的最大、最小參考頻率及其可輸出的有功功率的范圍來投入或退出主控模式。另外，由于引入了滯回輸出特性的V/f-倒下垂控制方法，為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電壓和頻率，維持系統(tǒng)可靠穩(wěn)定地運行，避免控制器頻繁切換，使系統(tǒng)具有較好的抗擾動性能。隨著我國微電網的快速發(fā)展，特別是對微電網運行的