控制信号产生系统及其逆变器控制装置与相关控制电路的制作方法_4

文档序号:9869508阅读:来源:国知局
20、校正信 号提供单元130、无功功率控制单元140及处理单元150。此外,有功功率控制单元120包 含叠加单元122、比例单元m、滤波单元、调节单元126及积分单元1/s。在一实施例中,滤波 单元可为超前滞后校正单元(T。3 + 1)/( T fS + 1),且超前滞后校正单元的极点为1/ T f,零点 为 1/ T C。
[0093] 于操作上,叠加单元122用W接收有功功率设定信号Pset及反映逆变器有功功率 的信号P W产生加速度信号。比例单元m具有用W反映逆变器有功功率下垂特性的第一比 例增益,比例单元m用W接收加速度信号,并输出与所述加速度信号相对应的频率信号。超 前滞后校正单元(T。3+1) / ( T fS+1)与比例单元m串接并将所述频率信号进行滤波处理,得 到第一频率控制信号。调节单元126用W接收第一频率控制信号和频率设定信号《 set W 产生第二频率控制信号。积分单元1/s用W接收第二频率控制信号W产生反映逆 变器输出电压相位的角度控制信号0 6。
[0094] 再者,校正信号提供单元130用W接收电压设定信号Vset,并提供反映无功功率 校正信号的信号A Q。无功功率控制单元140用W接收反映无功功率校正信号的信号A Q、 无功功率设定信号Qset及反映逆变器无功功率的信号Q,W产生反映逆变器输出电压幅值 的控制信号E。处理单元150禪接至有功功率控制单元120与无功功率控制单元140,此处 理单元150用W接收反映逆变器输出电流的反馈信号io、反映逆变器输出电压的反馈信号 VO、反映逆变器输出电压相位的角度控制信号0 e、反映逆变器输出电压幅值的控制信号 E,W产生反映逆变器有功功率的信号P、反映逆变器无功功率的信号Q W及电压指令信号 OUT。需说明的是,图16的逆变器控制装置IOOo的第一选择单元160、第二选择单元170、 校正信号提供单元130及无功功率控制单元140的内部配置及其操作方式,皆类似于图2 的逆变器控制装置100a,为使本发明说明简洁,在此不作赏述。
[0095] 图17是依照本发明另一实施例绘示一种逆变器控制装置IOOf的示意图。如图所 示,逆变器控制装置IOOf包含第一校正信号提供单元110、有功功率控制单元120、第二校 正信号提供单元130、无功功率控制单元140及处理单元150。于操作上,第一校正信号提 供单元110用W提供反映有功功率校正信号的信号AP。有功功率控制单元120用W接收 并计算反映有功功率校正信号的信号A P、有功功率设定信号Pset及反映逆变器有功功率 信号的信号P,W产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号0r。第二校正信号提供单 元130用W提供反映无功功率校正信号的信号A Q。无功功率控制单元140用W接收并计 算反映无功功率校正信号的信号A Q、无功功率设定信号Qset及反映逆变器无功功率的信 号Q,W产生虚拟励磁控制信号Wf。处理单元150禪接至有功功率控制单元120与无功功 率控制单元140,此处理单元150用W接收并计算反映逆变器输出电流的反馈信号io、反映 逆变器输出电压相位的角度控制信号0r、虚拟励磁控制信号Wf, W产生反映逆变器有功 功率信号的信号P、反映逆变器无功功率的信号Q W及电压指令信号OUT。
[0096] 请参阅图17,在一实施例中,无功功率控制单元140包含无功偏差产生单元142 及励磁调节单元1/化fs)。无功偏差产生单元142用W接收反映无功功率校正信号的信号 A Q、无功功率设定信号Qset及反映逆变器无功功率的信号Q,W产生无功功率偏差信号。 励磁调节单元(可为积分或比例积分)l/(kfs)用W接收无功功率偏差信号W产生虚拟励 磁控制信号Wf。
[0097] 请参阅图17,在另一实施例中,反映逆变器有功功率信号的信号P为虚拟转矩信 号Te,反映有功功率校正信号的信号AP为转矩校正信号AT。上述有功功率控制单元120 包含驱动转矩产生单元l/?n、叠加单元122、第二积分单元l/(Js)及第H积分单元1/s。 于操作上,驱动转矩产生单元l/?n用W接收有功功率设定信号Pset,并将有功功率设定 信号Pset除W角频率信号W产生驱动转矩信号Tm。叠加单元122用W接收并计算驱 动转矩信号Tm、转矩信号Te及转矩校正信号AT W产生加速度信号Sa。第二积分单元1/ (Js)用W接收并积分加速度信号Sa W产生角频率控制信号《r。第H积分单元1/s用W 接收并积分角频率控制信号W产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号0r。
[0098] 请参照图17,在此例示性地对处理单元150的各项输出参数的计算方式进行说 明。上述处理单元150的输出参数包含电压指令信号OUT、转矩信号Te及反映逆变器无功 功率的信号Q。
[0099] 首先,电压指令信号OUT的计算公式如下:
[0100] e*= COnVfZ (日 r+n/。…公式 5
[0101] 如公式5所示,处理单元150根据反映系统角频率的信号《。、反映逆变器输出电 压幅值的虚拟励磁控制信号Vf和反映逆变器输出电压相位的角度控制信号0r W计算出 电压指令信号OUT,此电压指令信号OUT可为交流电压指令信号e*。其中,反映系统角频率 的信号《。既可W用额定角频率,也可W用反映逆变器当前的输出角频率的控制信号
[0102] 其次,转矩信号Te的计算公式如下:
[010引 …公式6
[0104] 如公式6所示,处理单元150根据反映逆变器输出电流的反馈信号io和虚拟励磁 控制信号梦/的叉积^计算出反映逆变器有功功率的虚拟转矩信号T。。其中,f 。
[0105] 再者,反映逆变器无功功率的信号Q的计算公式如下:
[010引 0 = …公式7
[0107] 如公式7所示,处理单元150根据交流电压指令信号e*和反映逆变器输出电流的 回馈信号io的叉积W计算出反映逆变器无功功率的信号Q。
[010引请参阅图17,在又一实施例中,有功功率控制单元120还包含前馈计算单元Ge及 第二调节单元124。前馈计算单元Ge用W接收并计算加速度信号Sa W产生频率控制信号 Sf。第二调节单元124用W接收频率控制信号Sf W调节角频率控制信号及反映逆变 器输出电压相位的角度控制信号0r。
[0109] 请参阅图17,于再一实施例中,第一校正信号提供单元110包含第一校正信号产 生单元112及第一比例单元Dp。第一校正信号产生单元112用W接收并计算角频率控制信 号W及频率设定信号《 set W产生频率偏差信号ScL第一比例单元化用W接收并计 算频率偏差信号Sd W产生转矩校正信号AT。
[0110] 请参阅图17,在另一实施例中,第二校正信号提供单元130包含幅值计算单元 Mag、第二校正信号产生单元132及第二比例单元Dq。幅值计算单元Mag用W根据逆变器输 出电压反馈信号Vf W计算幅值信号Vod。第二校正信号产生单元132用W接收并比较幅值 信号Vod及电压设定信号Vset W产生电压偏差信号Sv。第二比例单元Dq用W接收并计算 电压偏差信号Sv W产生反映无功功率校正信号的信号A Q。
[0111] 图18是依照本发明再一实施例绘示一种逆变器控制装置100g的示意图。相较于 图17所示的逆变器控制装置IOOf,在此的逆变器控制装置100g的有功功率控制单元120 未包含前馈计算单元Ge及第二调节单元124,而是包含第一调节单元126。此第一调节单 元126用W接收频率前馈信号COffd W调节角频率控制信号《r,并通过积分单元1/s输出 反映逆变器输出电压相位的角度控制信号0r。
[0112] 图19是依照本发明又一实施例绘示一种逆变器控制装置10化的示意图。需说明 的是,图19所示的逆变器控制装置10化是将图17~图18所示的逆变器控制装置IOOf~ 100g进行整合。详细而言,图19的逆变器控制装置10化是将图17的前馈计算单元Ge技 术及图18的频率前馈信号COffd技术进行整合。如图19所示,逆变器控制装置10化的有 功功率控制单元120还包含第一调节单元126、前馈计算单元Ge及第二调节单元124。第 一调节单元126用W接收频率前馈信号《 ffd和积分单元1/Js输出的第一频率控制信号 W产生一第H频率控制信号。前馈计算单元Ge用W接收并计算加速度信号Sa W产生频率 控制信号Sf。第二调节单元124用W接收频率控制信号Sf和第H频率控制信号,输出反映 逆变器输出电压频率的控制信号。积分单元1/s接收该反映逆变器输出电压频率的控 制信号,W产生反映逆变器输出电压相位的角度控制信号0 r。
[0113] 请参阅图19,在此的逆变器控制装置10化的无功功率控制单元140还包含第H调 节单元148,此第H调节单元148用W接收励磁前馈信号Wffd,并根据励磁前馈信号Wffd 和无功功率偏差信号,W调节虚拟励磁控制信号Wf。类似于图7所示的电压前馈技术原 理,当无功功率控制单元处于Demand(Demand化eration Mode)模式时,通常要求装置能稳 定追踪上位控制系统下达的无功功率指令。但是,当电网电压的幅值发生变动时,现有的控 制装置输出的电流或无功功率将会偏离其指令,甚至造成逆变器超载或过流故障停机。在 上述图19的实施例中,在无功功率控制单元中引入励磁前馈信号Wffd,能够使Demand控 制模式对电网电压幅值的波动具有很好的鲁棒性(或称为稳定性)。未采用励磁前馈信号 与采用励磁前馈信号时的逆变器无功功率的动态相应曲线请参阅图8 (a)和图8化),其结 果的描述请一并参阅图8(a)和图8(b)的说明,在此不作赏述。有鉴于此,在无功功率控制 单元中加入励磁前馈信号Wffd,可使得逆变器的输出电流或无功功率不受电网电压幅值 变动的影响,仍能很好的追踪功率指令,进而使Demand控制模式对电网电压幅值的波动具 有很好的鲁棒性。
[0114] 图20是依照本发明一实施例绘示一种控制信号产生系统200的示意图。如图所 示,控制信号产生系统200包含逆变器控制装置210及脉冲宽度调变单元220,此逆变器控 制装置210可为上述各实施例所述的逆变器控制装置100~100〇。于操作上,脉冲宽度调 变单元220用W根据逆变器控制装置210产生的电压指令信号OUT W产生开关信号SW,并 根据开关信号SW W控制逆变器中的多个开关元件。
[0115] 图21是依照本发明另一实施例绘示一种控制信号产生系统200a的示意图。相较 于图20所示的控制信号产生系统200,在此的控制信号产生系统200a还包含电压控制单元 230。于操作上,电压控制单元230用W接收逆变器控制装置210的电压指令信号OUT及反 映逆变器输出电压的反馈信号VO,并根据电压指令信号OUT及反映逆变器输出电压的反馈 信号VO W进行闭环控制而产生第一电压指令信号0UT1。脉冲宽度调变单元220根据第一 电压指令信号OUTl W产生开关信号SW,并根据开关信号SW W控制逆变器中的该些开关元 件。
[0116] 图22是依照本发明再一实施例绘示一种控制信号产生系统20化的示意图。相 较于图21所示的控制信号产生系统200a,在此的控制信号产生系统20化还包含调节单元 240,此调节单元240用W接收电压指令信号OUT W调节第一电压指令信号OUTl而产生第 二电压指令信号0UT2。
[0117] 由上述本发明实施方式可知,应用本发明具有下列优点。本发明实施例通过提供 一种控制信号产生系统及其逆变器控制装置,属于电压源型并网技术,并采用受控电压源 特性并网(类似于电力系统中的同步发电机)W与电网的电压和频率一并调节,从而提高 电网的稳定性。此外,本发明实施例提出的控制信号产生系统及其逆变器控制装置可同时 相容并网模式和独立模式,无须切换控制架构,且并离网切换过程中负载供电不受干扰,W 实现电网与微网间的无缝切换。
[0118] 虽然上文实施方式中掲露了本发明的具体实施例,然其并非用W限定本发明,本 发明所属技术领域中具有通常知识者,在不惇离本发明的原理与精神的情形下,当可对其 进行各种更动与修饰,因此本发明的保护范围当W附随权利要求书所界定的范围为准。
【主权项】
1. 一种逆变器控制装置,其特征在于,包含: 一第一校正信号提供单元,用以接收一频率设定信号,并提供一反映有功功率校正信 号的信号; 一有功功率控制单元,用以接收该反映有功功率校正信号的信号、一有功功率设定信 号及一反映逆变器有功功率的信号,以产生一反映该逆变器输出电压相位的角度控制信 号; 一第二校正信号提供单元,用以接收一电压设定信号,并提供一反映无功功率校正信 号的信号; 一无功功率控制单元,用以接收该反映无功功率校正信号的信号、一无功功率设定信 号及一反映逆变器无功功率的信号,以产生一反映逆变器输出电压幅值的控制信号,其中 该反映逆变器输出电压幅值的控制信号为一电压幅值控制信号;以及 一处理单元,用以接收一反映逆变器输出电流的反馈信号、一反映逆变器输出电压的 反馈信号、反映该逆变器输出电压相位的角度控制信号、反映该逆变器输出电压幅值的控 制信号,以产生反映该逆变器有功功率的信号、反映该逆变器无功功率的信号以及一电压 指令信号。2. 根据权利要求1所述的逆变器控制装置,其特征在于,反映该逆变器有功
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