本發(fā)明涉及電力電子裝置控制
技術領域：
，特別是涉及一種分布式電源并網(wǎng)逆變器的控制方法。
背景技術：
：隨著環(huán)境問題與能源問題越來越受到關注，分布式發(fā)電，尤其是可再生能源分布式發(fā)電技術發(fā)展迅速，成為各國能源供給的重點發(fā)展方向。傳統(tǒng)的電網(wǎng)是由大型發(fā)電廠集中發(fā)電，通過電網(wǎng)將電能輸送和分配到分散各用戶進行使用，存在設網(wǎng)損失大，輸配電成本高等問題，而可再生能源通常具備發(fā)電功率密度小、間歇性及隨機性大，采用傳統(tǒng)的集中發(fā)電方式需要占用大量的面積，而且由于發(fā)電的間歇性使得電能的調(diào)度和輸送帶來很大問題，經(jīng)常出現(xiàn)脫網(wǎng)或者棄電等情況發(fā)生，即對電網(wǎng)的安全造成影響，對可再生能源的利用效率也不高，因此可再生能源大規(guī)模利用比較適合大規(guī)模的分布式發(fā)電形式。目前世界各國在進過可再生能源集中電站發(fā)電模式以后，都在大力推廣分布式發(fā)電形式。在用戶側附近根據(jù)可再生能源的形式發(fā)展分布式發(fā)電，直接給用戶供電，無需經(jīng)過輸電和配電過程，大大降低電能輸送損耗，而且能夠提高供電的可靠性。分布式發(fā)電系統(tǒng)的滲透程度不斷提高，如基于新能源的分布式發(fā)電系統(tǒng)。因此，電力公司也面臨著因并網(wǎng)造成電能來源日益增多的巨大挑戰(zhàn)。下列挑戰(zhàn)，如確保電壓調(diào)整率、系統(tǒng)穩(wěn)定性及標準限值內(nèi)的電能質(zhì)量等，是這些問題的核心。靈活交流輸電系統(tǒng)裝置針對這些提出了一個可行的解決方案，它被越來越多地應用到世界各地的電力系統(tǒng)中。在這里，靈活交流輸電系統(tǒng)裝置指與電力電子控制器及其他靜態(tài)控制器組合以提高可控性及功率傳輸能力的交流輸電系統(tǒng)。靈活交流輸電系統(tǒng)裝置通常用于下列目的：控制電壓：怎講或控制電線電力傳輸能力，并防止回流，提高系統(tǒng)瞬態(tài)穩(wěn)定性限值，提高系統(tǒng)阻尼，減少次同步諧振，緩解電壓不穩(wěn)，限制短路電流，提高高壓直流輸電變流器終端性能，風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)。在靈活交流輸電系統(tǒng)裝置中，用于達到上述任意或所有目的的部分裝置或控制器包括精致無功補償器、靜止同步補償器等。靜止同步補償器是一種并聯(lián)的、可發(fā)出和/或吸收無功功率的無功補償裝置，其輸出可改變，以控制電流系數(shù)的具體參數(shù)。一般來說，靜止同步補償器是一種固態(tài)開關變換器，當其輸入端電能源或能源儲存裝置饋電時，可在其輸出端獨立發(fā)出或吸收可控有功及無功功率。更具體的說，靜止同步補償器是從特定輸入直流電壓產(chǎn)生一組三相交流輸出電壓的電壓源轉換器。各輸出電壓通過一個較小電抗與對應的交流系統(tǒng)電壓同相并與之連接，該阻抗可由界面反應器或耦合變壓器的漏電感提供。直流電壓由儲能電容器提供。眾所周知，在現(xiàn)有技術中，靜止同步補償器通過電壓源變換器的電壓及電流波形的電子出了實現(xiàn)預期無功功率送出及吸收。靜止同步補償器也通過在公共耦合點發(fā)出及吸收無功功率來提供電壓支持，無需外表反應器或電容器組合。因此，靜止同步補償器占用的物理空間更小。眾所周知，靜止同步補償器可在如下方面提高電力系統(tǒng)性能：控制電壓：增加或控制電線電流傳輸能力，并防止回流，提供系統(tǒng)瞬態(tài)穩(wěn)定性限值，提高系統(tǒng)阻尼，減少同步諧振，緩解電壓不穩(wěn)，限制短路電流，提高高壓直流輸電變流器終端性能，風力發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)，控制電壓閃變，控制武功功率，必要時控制連接線路中的有功功率。靜止同步補償器及交流電系統(tǒng)間的無功及有功功率交換可獨立于一方面單獨控制。如果靜止同步補償器具有合適容量的蓄能裝置，可實現(xiàn)有功功率送出與吸收及無功功率送出與吸收的任意組合。在此基礎上，可設計一些對有功及無功輸出功率調(diào)整非常有效的控制戰(zhàn)略，以提高瞬態(tài)和動態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性極限。在現(xiàn)有電流傳輸及分配系統(tǒng)中，分布式發(fā)電的滲透程度逐漸提高，這面臨許多技術性挑戰(zhàn)，其中一項為電壓沿饋線的變化。習慣上，功率流動的方向是從輸電網(wǎng)到連接在配電饋線上的負載。通過在輸電饋線或配電饋線的一處或多處調(diào)整輸電端電壓量或提供無功功率支持，可有效解決電壓隨饋線的長度而下降的問題。電力公司通常采用抽頭接換變壓器與不同點電容器組合使不同點電壓處在標準限值內(nèi)。風力發(fā)電場控制的分布式發(fā)電系統(tǒng)可呈現(xiàn)一種有趣狀況，特別是在夜間。此時，只要夜間風速比白天更大，風力渦輪發(fā)電機輸出更高，電力負載就遠小于白天的數(shù)值。夜間風力發(fā)電場增加的這些功率導致大量功率反向流向主電網(wǎng)。由于現(xiàn)有配電系統(tǒng)在設計及操作上都遵循一條重要假設，既功率總是從主電網(wǎng)流向終端用戶，這種功率反向流動的情況導致饋線電壓超出正常額定值。在某些情況下，電壓可超出通常允許限額的5％。這是公司不能接受的。當向饋線增加更多分布式發(fā)電系統(tǒng)時，反向功率流動就要面臨一個巨大挑戰(zhàn)。保持電壓在特定范圍內(nèi)升高直接影響了能介入特定配電網(wǎng)絡的分布式發(fā)電系統(tǒng)的數(shù)量。當在電網(wǎng)中增加額外的風力風電場時，電力公司將不得不安裝靈活交流輸電系統(tǒng)控制器等昂貴的電壓調(diào)節(jié)裝置，如靜止武功補償器或靜止同步補償器，以解決這一問題。此外，對于逆變電源裝置而言變壓器的偏磁是個大問題。由于一旦從偏磁達到飽和，變壓器就會失去其功能成為短路負載狀態(tài)，過電流流到逆變器電路的開關元件，損壞開關元件。由于負載的畸變、開關元件等的特性的偏差、反饋控制系統(tǒng)的不穩(wěn)定等各種原因而產(chǎn)生偏磁。特別地，最近的你變電源裝置，也有工作頻率超過100khz的情形，在變壓器的鐵芯中大多使用在高頻下?lián)p耗少的鐵氧體磁芯。但是，鐵氧體磁芯由于飽和磁通量密度的值低，所以稍微偏磁就立即達到飽和，為此，在高頻的逆變電源裝置中，偏磁對策更加重要。在實際應用中，很對電力電子負載都要求逆變電路的輸出功率能夠得到有效和靈活的控制，以滿足不同負載的需求。逆變電源的功率調(diào)節(jié)方式可分為兩 大類：直流調(diào)功和逆變調(diào)功。直流調(diào)功是對逆變器直流側的輸入電壓進行調(diào)節(jié)，達到調(diào)節(jié)負載輸出功率的目的。目前直流斬波調(diào)壓調(diào)功是直流調(diào)功的主要方式。常規(guī)的逆變電源調(diào)節(jié)功率采取的直流斬波調(diào)壓方式，在直流母線側采用降壓斬波電路，通過改變占空比的大小來調(diào)節(jié)直流輸出電壓，實現(xiàn)對輸出功率的調(diào)節(jié)。采用這種常規(guī)控制方式，負載上電壓波形為不連續(xù)方波，電流波形通常視負載而定，故常規(guī)逆變電源的缺點是難以實現(xiàn)輸出電流的正弦化，因此諧波分量大，功率因數(shù)低，不適合大范圍調(diào)功。多臺正弦脈寬調(diào)制逆變器電源的并聯(lián)運行可以擴大系統(tǒng)的容量，而且還可以組成并聯(lián)冗余系統(tǒng)以提高系統(tǒng)的可靠性及可維護性。但是，正弦脈寬調(diào)制逆變電源的并聯(lián)運行相對困難，因為所有并聯(lián)運行的正弦脈寬調(diào)制逆變電源的頻率、相位及幅值都必須一致，否則，各臺逆變電源之間將存在很大環(huán)流，過大的環(huán)流會使逆變器的負擔加重，發(fā)散的環(huán)流將使系統(tǒng)崩潰，導致供電中斷。正弦脈寬調(diào)制逆變電源的并聯(lián)運行控制方式一般分為集中控制、主從控制和無互聯(lián)信號線獨立控制方案?，F(xiàn)有的集中控制方式需要檢測總的負載電流，并通過較高帶寬的信號把負載電流的信息傳遞給所有的逆變電源模塊，這嚴重影響了系統(tǒng)的擴容，系統(tǒng)中存在相互連接的信號線，使得系統(tǒng)的可靠性降低，系統(tǒng)不是冗余的，而在電流分配單元的控制下才能實現(xiàn)并聯(lián)運行，一旦電流分配單元損壞，系統(tǒng)將崩潰。與集中控制方式相比較，主從控制方式具有一定的優(yōu)點，它可以不需要檢測負載電流的大小，使得系統(tǒng)易于擴展容量，并且逆變電源間的控制不受逆變電源輸出線路阻抗的影響，系統(tǒng)的均流效果很好。但是主從控制方式也有一些不足：主模塊的存在使得它不是一個冗余系統(tǒng)，一旦主模塊出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將會癱瘓，系統(tǒng)穩(wěn)定性取決于并聯(lián)的從模塊個數(shù)，主模塊與從模塊之間存在電流指令信號線，不宜長距離鋪設，否則信號會大大衰減，干擾嚴重，相位嚴重滯后。與前兩種并聯(lián)控制方式比較，無互聯(lián)信號線獨立控制方式不需互聯(lián)的控制 信號，通過輸出電壓的頻率，幅值下垂控制來實現(xiàn)負載有功功率及無功功率的均分，從而實現(xiàn)負載電流的均分。這種方式尤其適用于分布式發(fā)電系統(tǒng)，但是，無功功率的均分受電路阻抗的影響較為嚴重，如果線路阻抗匹配不好，則負載所需無功功率將得不到很好均分，所以該方式對系統(tǒng)檢測、控制精度要求很高；且這種方式由于采用下垂特性，會犧牲系統(tǒng)輸出的電壓頻率、幅值穩(wěn)定性指標。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明正是基于以上一個或多個問題，提供一種分布式電源并網(wǎng)逆變器的控制方法，用以解決現(xiàn)有技術中存在的分布式電源逆變器輸出電流中的諧波大，輸出波形畸變高的問題。其中，所述分布式電源并網(wǎng)逆變器的控制方法，包括：根據(jù)逆變器三相電壓幅值大小，將三相電壓信號的一個正弦波周期平均分為6個工作區(qū)；判斷各個工作區(qū)每一個電壓空間矢量的作用時間；根據(jù)所述電壓空間矢量的作用時間確定每一個開關周期內(nèi)電感電流變化值的表示形式；根據(jù)電感電流變化值的表示形式，確定電感達到穩(wěn)定狀態(tài)的電感電流穩(wěn)定值；根據(jù)給定電流值和所述電流穩(wěn)定值確定調(diào)制比，通過所述調(diào)制比生成svpwm波控制逆變器開關管的導通與關斷。進一步的，所述根據(jù)逆變器三相電壓幅值大小，將三相電壓信號的一個正弦波周期平均分為6個工作區(qū)包括：將三相電壓對稱正弦波信號的幅值大小每隔60゜改變一次，根據(jù)幅值大小，將一根正弦波周期每隔60゜分一個區(qū)，共分為6個工作區(qū)。進一步的，所述根據(jù)逆變器三相電壓幅值大小，將三相電壓信號的一個正弦波周期平均分為6個工作區(qū)還包括：將每個工作區(qū)分成多個對應時間tpwm的區(qū)間。進一步的，所述每一個開關周期內(nèi)電感電流變化值的表示形式為：其中：ilt為電感在t時刻的電流，il0為電感的初始電流，tc為三角載波的開關頻率，m為調(diào)制比，ea、eb、ec分別為網(wǎng)側電壓瞬時值，vdc為直流輸出電壓的瞬時值，eac、ebc分別為ac和bc相間線電壓。進一步的，所述三相電壓為：所述每一個開關周期內(nèi)電感電流變化值的表示形式為：其中，e為網(wǎng)側電壓標稱值。進一步的，所述直流電感達到穩(wěn)定狀態(tài)時的電感電流穩(wěn)態(tài)值為：其中，k為比例系數(shù)，e為網(wǎng)側電壓標稱值，vdc為直流輸出電壓的瞬時值。進一步的，所述調(diào)制比為：m＝k×(iref-il)其中，k為比例系數(shù)，il為直流側電感電流穩(wěn)態(tài)值，iref為直流側給定電流值。進一步的，所述判斷各個工作區(qū)每一個電壓空間矢量的作用時間包括：對電壓空間矢量做坐標變換；根據(jù)坐標變換及公式確定變量a，b，c；并檢測出各個變量a，b，c的符號；uα和uβ分別為電壓空間矢量在αβ坐標的值；再根據(jù)公式n＝4sign(c)+2sign(b)+sign(a)得到當前電壓空間矢量所在的工作區(qū)；其中，sign表示符號函數(shù)，具體為:進一步的，所述各個工作區(qū)每一個電壓空間矢量的作用時間為：工作區(qū)?、ⅱ＂あア1-zzx-x-yyt2xy-yz-z-x其中，t1，t2為相鄰非零矢量的作用時間；x，y，z分別為作用時間的長度。進一步的，所述方法應用于分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：分布式電源；與所述分布式電源和電網(wǎng)相連的旁路并網(wǎng)逆變電路；分別與所述分布式電源和所述電網(wǎng)相連的虛擬同步發(fā)電機電路。本發(fā)明提供的分布式電源并網(wǎng)逆變器的控制方法可工作在直流電源低于電網(wǎng)電壓峰值的場合，且能夠實現(xiàn)直流電壓寬范圍調(diào)節(jié)，用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)還可以省掉電壓型pwm逆變器的升壓環(huán)節(jié)。對稱規(guī)則采樣法的引入有效降低了并網(wǎng)逆變器的直流電感。能夠減小網(wǎng)側逆變器輸出電流中的諧波，降低輸出波形畸 變，實現(xiàn)有功和無功的解耦控制，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。附圖說明圖1是本發(fā)明實施例一的一種分布式電源并網(wǎng)逆變器的控制方法流程圖；圖2是本發(fā)明實施例二的并網(wǎng)逆變器結構示意圖；圖3是本發(fā)明實施例二的一個正弦波調(diào)制周期中的六個工作區(qū)。具體實施方式下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細說明。需要說明的是，如果不沖突，本發(fā)明實施例以及實施例中的各個特征可以相互結合，均在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。實施例一本發(fā)明實施例一提供分布式電源并網(wǎng)逆變器的控制方法，應用于分布式電源并網(wǎng)控制系統(tǒng)中，所述系統(tǒng)包括：分布式電源；與所述分布式電源和電網(wǎng)相連的旁路并網(wǎng)逆變電路；分別與所述分布式電源和所述電網(wǎng)相連的虛擬同步發(fā)電機電路。如圖1所示，該方法包括：101、根據(jù)逆變器三相電壓幅值大小，將三相電壓信號的一個正弦波周期平均分為6個工作區(qū)；具體的，所述根據(jù)逆變器三相電壓幅值大小，將三相電壓信號的一個正弦波周期平均分為6個工作區(qū)包括：將三相電壓對稱正弦波信號的幅值大小每隔60゜改變一次，根據(jù)幅值大小，將一根正弦波周期每隔60゜分一個區(qū)，共分為6個工作區(qū)。作為優(yōu)選實施方式，所述根據(jù)逆變器三相電壓幅值大小，將三相電壓信號的一個正弦波周期平均分為6個工作區(qū)還包括：將每個工作區(qū)分成多個對應時間tpwm的區(qū)間。102、判斷各個工作區(qū)每一個電壓空間矢量的作用時間；具體的，所述判斷各個工作區(qū)每一個電壓空間矢量的作用時間包括：對電壓空間矢量做坐標變換；根據(jù)坐標變換及公式確定變量a，b，c；并檢測出個變量a，b，c的符號；uα和uβ分別為電壓空間矢量在αβ坐標的值；再根據(jù)公式n＝4sign(c)+2sign(b)+sign(a)得到當前電壓空間矢量所在的工作區(qū)；其中，sign表示符號函數(shù)，具體為:進一步的，所述各個工作區(qū)每一個電壓空間矢量的作用時間為：工作區(qū)ⅰⅱⅲⅳⅴⅵt1-zzx-x-yyt2xy-yz-z-x其中，t1，t2為相鄰非零矢量的作用時間；x，y，z分別為作用時間的長度。103、根據(jù)所述電壓空間矢量的作用時間確定每一個開關周期內(nèi)電感電流變化值的表示形式；具體的，所述每一個開關周期內(nèi)電感電流變化值的表示形式為：其中：ilt為電感在t時刻的電流，il0為電感的初始電流，tc為三角載波的開關頻率，m為調(diào)制比，ea、eb、ec分別為網(wǎng)側電壓瞬時值，vdc為直流輸出電壓的瞬時值，eac、ebc分別為ac和bc相間線電壓。進一步的，所述三相電壓為：所述每一個開關周期內(nèi)電感電流變化值的表示形式為：其中，e為網(wǎng)側電壓標稱值。104、根據(jù)電感電流變化值的表示形式，確定電感達到穩(wěn)定狀態(tài)的電感電流穩(wěn)定值；具體的，所述直流電感達到穩(wěn)定狀態(tài)時的電感電流穩(wěn)態(tài)值為：其中，k為比例系數(shù)，e為網(wǎng)側電壓標稱值，vdc為直流輸出電壓的瞬時值。105、根據(jù)給定電流值和所述電流穩(wěn)定值確定調(diào)制比，通過所述調(diào)制比生成svpwm波控制逆變器開關管的導通與關斷。具體的，所述調(diào)制比為：m＝k×(iref-il)其中，k為比例系數(shù)，il為直流側電感電流穩(wěn)態(tài)值，iref為直流側給定電流值。本發(fā)明提供的分布式電源并網(wǎng)逆變器的控制方法可工作在直流電源低于電網(wǎng)電壓峰值的場合，且能夠實現(xiàn)直流電壓寬范圍調(diào)節(jié)，用于光伏并網(wǎng)系統(tǒng)還可 以省掉電壓型pwm逆變器的升壓環(huán)節(jié)。對稱規(guī)則采樣法的引入有效降低了并網(wǎng)逆變器的直流電感。能夠減小網(wǎng)側逆變器輸出電流中的諧波，降低輸出波形畸變，實現(xiàn)有功和無功的解耦控制，提高整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性。實施例二本發(fā)明實施例二提供一種分布式電源并網(wǎng)逆變器的控制方法，圖2所示為并網(wǎng)逆變器的原理圖，開關器件由可控器件tgbt與二極管串聯(lián)組成，以提高器件的反向阻斷能力。圖2中的逆變器采用上、下管換流，功率開關器件共有八種工作狀態(tài)，即s6、s1、s2導通，s1、s2、s3導通，s2、s3、s4導通，s3、s4、s5導通，s4、s5、s6導通，s5、s6、s1導通以及s1、s3、s5導通和s2、s4、s6導通八種狀態(tài)。并網(wǎng)逆變器的上、下橋臂在任意時刻都必須有且僅有一個開關管導通，直流側不能開路。也就是說在任意一個工作區(qū)內(nèi)，上橋臂中的一個開關和下橋臂中的一個開關處于開通狀態(tài)。如圖3所示，三相對稱正弦波信號，其幅值大小每隔60゜改變一次，且當pwm的開關頻率與正弦波頻率相比足夠高時，一個pwm開關周期中的調(diào)制信號幅值可以近似不變。因此，根據(jù)三相電壓幅值大小關系進行分區(qū)，一個正弦波周期可以分為6個區(qū)。本實施例中，在判斷工作區(qū)時首先要對電壓空間矢量作dq→αβ變換，得uα、uβ，并定義以下變量：n＝4sign(c)+2sign(b)+sign(a)其中，sign表示符號函數(shù)，具體為:由圖3的工作區(qū)分別分析可知每個區(qū)間中總有兩個變量的符號相同，而另一個變量的符號與其相反，所以控制系統(tǒng)只要根據(jù)坐標變換及公式式得出變量a,b,c，uα和uβ分別為電壓空間矢量在αβ坐標的值；并檢測出各變量的符號信息再根據(jù)公式式n＝4sign(c)+2sign(b)+sign(a)就可以得到電壓所在工作區(qū)，完成對電壓空間矢量所在工作區(qū)的判斷。其中，工作區(qū)與n的關系滿足下表：工作區(qū)ⅰⅱⅲⅳⅴⅵn315462以上所述僅為本發(fā)明的實施方式，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的
技術領域：
，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內(nèi)。當前第1頁12