一种单相电压源型逆变电源的并网方法
【专利摘要】本发明公开一种电压源型单相逆变电源与公共电网的并网方法。本发明提出的并网方法，包括逆变电源和单相公共电网电压相位正交信号形成环节、逆变电源参考信号形成环节和并网条件判定环节构成。电压相位正交信号形成环节通过锁相技术形成电压相位的正弦值和余弦值；逆变电源参考信号形成环节主要用来使逆变电源参考信号的三要素(幅值、相位、频率)跟随公共电源的三要素变化；并网条件判定环节则主要用来分析电压源型逆变电源是否具备与公共电网进行并网的条件。本发明公开的一种电压源型单相逆变电源与公共电网的并网方法，解决了单相电压源型逆变电源难以与公共电网并网的问题，且具有各环节实行算法简单的特点。
【专利说明】一种单相电压源型逆变电源的并网方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及电力系统，特别涉及电力系统中单相电压型逆变电源与单相公用电网的并网方法。
【背景技术】
[0002]随着各类型新能源的发电技术难题被逐渐攻破，由多种新能源构成的多能源互补性微电网得到广泛地应用。在这一类型的微电网中，一般是通过逆变电路(多为电流型逆变电路)将不同种类新能源产生的电能送入微电网中。而电流型逆变电路稳定工作的前提条件是必须有大而稳定的主电网，显然微电网很难具备该条件。由于电压型逆变电源所具有的工作独立性和相互支持性等特性，非常适合微电网这种特殊的电网形式。在逆变电源与公共电网并网时必须保证微电网电压和大电网电压大小相等、频率相同。目前大多研究集中在对三相电流源型逆变电路与公用电网并网上，对三相电压源型逆变电路与公用电网并网则很少研究，至于单相电压源型逆变电路与单相公用电网并网技术则几乎无相关文献和专利进行论述。为解决这一问题，本发明提出了一种只对需电压进行采样的新型单相电压源逆变电源的并网实现方法并网方法，该法控制算法简单，易于实现，能很好地解决单相电压源逆变电源与单相公共单位并联的问题。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于考虑如何实现单相电压源型逆变电源与单相公共电网有效的并网，针对这一问题提出了一种单相电压源型逆变电源的并网方法。本发明提出的并网方法，具有速度快，稳定性强，动态性好、实现简单的特点，具有良好的工程应用价值。
[0004]本发明目的通过以下技术方案予以实现:
[0005](I) 一种单相电压源型逆变电源的并网方法主要包括逆变电源和单相公共电网电压相位正交信号形成环节、逆变电源参考信号形成环节、并网条件判定环节，其中相位正交信号形成环节是通过锁相技术形成逆变电源和单相公共电网相位的正弦和余弦值；逆变电源参考信号形成环节是在通过幅值调节器和相位调节器分别得到逆变电源给定信号的幅值和相位基础上，并结合单相公共电网额定频率范围，采用正弦参考信号的“三要素”生成方法，来共同作用形成逆变电源参考信号；并网条件判定环节是通过比较由相位调节器和幅值调节器的输入信号与设定值的大小，待两者的误差值在规定的范围内时，发出相关指令闭合合闸开关；
[0006](2)通过通用的锁相技术获得逆变电源和单相公共电网电压频率信号后，对频率信号进行积分以得到逆变电源和单相公共电网电压相位信号，再通过对相位信号进行正弦和余弦的运算获得电压相位正交信号；
[0007](3)逆变电源参考信号形成环节主要由幅值调节器和相位调节器组成，其中幅值调节器主要由幅值检测、低通滤波器、PI控制器、开环增益和减法器组成，低通滤波器与幅值检测环节相连接，PI控制器与开环增益连接，开环增益与减法器负端相连，减法器的正端与单相公共电网的额定电压(常数，311V)相连，减法器的输出端为单相电压源型逆变电源电压幅值的给定值；相位调节器主要由乘法器、PI控制器、开环增益、减法器、积分器和正弦运算环节组成，乘法器与相位正交信号形成环节相连接，PI控制器与第一减法器的输出连接，PI控制器的输出与开环增益连接，开环增益与第二减法器负端相连，减法器的正端与单相公共电网的额定频率(常数，50Hz)相连，第二减法器输出端与积分器相连，积分器的输出与正弦运算环节相连，正弦运算环节输出为单相电压源型逆变电源电压相位的给定值；
[0008](4)待电压型逆变电路参考信号生成后，可通过SPWM技术形成驱动脉冲驱动逆变电路中的逆变电路开关管，并通过滤波器输出正弦信号；
[0009](5)通过比较由相位调节器和幅值调节器的输入信号与设定值的大小，待两者的误差值在规定的范围内时，发出相关指令闭合合闸开关。
[0010]本发明与现有技术相比的优点在于:
[0011](I)通过相位正交信号形成环节生成三相交流电路特有正交的正弦和余弦信号；
[0012](2)能方便实现单相电压型逆变电路输出电压幅值和相位的调节；
[0013](3)并网后逆变器的输出电压幅值和相位完全由单相公共电网决定，实现了一种逻辑上的主从结构；
[0014](4)单相逆变电路与单相公共电网解列时，单相电压源型逆变器的输出电压幅值和相位完全自主决定，主动恢复与单相公共电网的对等结构；
[0015](5)具有速度快，稳定性强，动态性好、实现简单的特点。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1为单相电压源型逆变电路参考信号生成环节结构图
[0017]图2为幅值调节器具体结构图
[0018]图3为相位调节器具体结构图
【具体实施方式】
[0019]1、采样出来的逆变电源和电网的电压送入幅值和相位检测电路，其输出分别为幅值和相位信号；
[0020]2、将得到的信号分别送入幅值和相位控制电路进行处理，得到频率信号和幅值信号;
[0021]3、将频率信号和幅值信号分别与给定频率和电压值作差，并且频率进行积分处理，分别得到相位参考信号和幅值参考信号；
[0022]4、将得到的两个信号进行正弦合成处理得到参考输入电压信号，由此构成逆变电源的参考输入电压；
[0023]5、待电压型逆变电路参考信号生成后，可通过SPWM技术形成驱动脉冲驱动逆变电路中的逆变电路开关管，并通过滤波器输出正弦信号；
[0024]6、通过比较由相位调节器和幅值调节器的输入信号与设定值的大小，待两者的误差值在规定的范围内时，发出相关指令闭合合闸开关。
[0025]7、合闸开关闭合后，即并网过程完成。[0026]以上所述，仅是本发明的较好的应用实例而已，并非对本发明做任何限制。任何熟悉本专业的技术人员，利用上述的应用过程及技术内容作出部分改动或修饰为等同变化的等效实例，但凡未脱离本发明的技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实例进行简单修改、等同变化或修饰，仍属于本发明技术方案的范围内。
【权利要求】
1.一种单相电压源型逆变电源的并网方法，其特征在于它包括逆变电源和单相公共电网电压相位正交信号形成环节、逆变电源参考信号形成环节、并网条件判定环节，其中相位正交信号形成环节是通过锁相技术形成逆变电源和单相公共电网相位的正弦和余弦值；逆变电源参考信号形成环节是在通过幅值调节器和相位调节器分别得到逆变电源给定信号的幅值和相位基础上，并结合单相公共电网额定频率范围，采用正弦参考信号的“三要素”生成方法，来共同作用形成逆变电源参考信号；并网条件判定环节是通过比较由相位调节器和幅值调节器的输入信号与设定值的大小，待两者的误差值在规定的范围内时，发出相关指令闭合合闸开关。
2.根据权利要求1所述的一种单相电压源型逆变电源的并网方法，其相位正交信号形成环节的特征在于通过通用的锁相技术获得逆变电源和单相公共电网电压频率信号后，对频率信号进行积分以得到逆变电源和单相公共电网电压相位信号，再通过对相位信号进行正弦和余弦的运算获得电压相位正交信号。
3.根据权利要求1所述的一种单相电压源型逆变电源的并网方法，其逆变电源参考信号形成环节的特征在于该环节主要由幅值调节器和相位调节器组成，其中幅值调节器主要由幅值检测、低通滤波器、PI控制器、开环增益和减法器组成，低通滤波器与幅值检测环节相连接，PI控制器与开环增益连接，开环增益与减法器负端相连，减法器的正端与单相公共电网的额定电压(常数，311V)相连，减法器的输出端为单相电压源型逆变电源电压幅值的给定值；相位调节器主要由乘法器、PI控制器、开环增益、减法器、积分器和正弦运算环节组成，乘法器与相位正交信号形成环节相连接，PI控制器与第一减法器的输出连接，PI控制器的输出与开环增益连接，开环增益与第二减法器负端相连，减法器的正端与单相公共电网的额定频率(常数，50Hz)相连，第二减法器输出端与积分器相连，积分器的输出与正弦运算环节相连，正弦运算环节输出为单相电压源型逆变电源电压相位的给定值。
【文档编号】H02J3/40GK103956776SQ201310552638
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2013年11月5日 优先权日:2013年11月5日
【发明者】唐雄民, 宋修奎, 章云, 王北宁 申请人:广东工业大学