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1、(10)申请公布号 CN 102299645 A(43)申请公布日 2011.12.28CN102299645A*CN102299645A*(21)申请号 201110264228.8(22)申请日 2011.09.07H02M 7/00(2006.01)(71)申请人北京交通大学地址 100044 北京市海淀区西直门外上园村3号(72)发明人黄杏 金新民 马添翼(74)专利代理机构北京市商泰律师事务所 11255代理人毛燕生(54) 发明名称逆变器控制方法(57) 摘要本发明公开了一种逆变器控制方法，该方法在保证逆变器的电压源特性输出的同时，又具有最大功率跟踪能力。本发明通过对逆变器控制引入
2、下垂特性的控制方法，使得逆变器在具有电压源特性输出的基础上，具有符合下垂特性曲线的输出功率控制功能。针对MPPT的调节逆变器输出功率指令，本发明通过引入下垂特性曲线垂直上下平移的方式，实现逆变器对调节输出功率指令的响应，从而实现逆变器输出特性兼具电压源特性输出和最大功率跟踪两项功能，为多种具有能源间歇性的可再生能源提供一种有效的分布式电源应用方案，从而扩大可再生能源在分布式电源中的应用。(51)Int.Cl.(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书 2 页 说明书 5 页 附图 2 页CN 102299655 A 1/2页21.一种逆变器控制方法，其特征在于，所基于的
3、系统包括连接于可再生能源发电装置和电网之间的功率变换单元、与功率变换单元相连接的逆变器控制单元、与逆变器控制单元相连接的MPPT控制单元、以及用于检测系统电压电流变量的电压电流检测单元；该方法包括逆变器控制单元控制功率变换单元实现电压源输出特性，同时保证可再生能源发电装置的输出功率保持在最大值。2.根据权利要求1所述的一种逆变器控制方法，其特征在于：所述逆变器控制单元采用下垂特性控制方式控制功率变换单元实现电压源特性输出。3.根据权利要求2所述的一种逆变器控制方法，其特征在于，所述下垂特性控制方式使得功率变换单元的电压源输出外特性满足有功功率-频率下垂特性曲线和无功功率-电压幅值下垂特性曲线。
4、4.根据权利要求3所述的一种逆变器控制方法，其特征在于，所述电压源输出外特性进一步包括：当功率变换单元处于并网状态时，功率变换单元输出的有功功率等于当前电网电压的频率在有功功率-频率下垂特性曲线中对应的有功功率值，无功功率等于当前电网电压的幅值在无功功率-电压幅值下垂特性曲线中对应的无功功率值。5.根据权利要求3所述的一种逆变器控制方法，其特征在于，所述电压源输出外特性进一步包括：当功率变换单元处于离网状态时，功率变换单元输出的电网电压的频率等于当前功率变换单元输出的有功功率在有功功率-频率下垂特性曲线中对应的频率值，电网电压的幅值等于当前功率变换单元输出的无功功率在无功功率-电压幅值下垂特性
5、曲线中对应的电压幅值。6.根据权利要求3所述的一种逆变器控制方法，其特征在于，所述有功功率-频率下垂特性曲线方程为F(PG)-mfPG+f0，其中：-mf为有功功率-频率下垂特性曲线的斜率，PG为功率变换单元当前输出的有功功率大小，f0为在功率变换单元输出有功功率为零时对应的电网电压频率。7.根据权利要求3所述的一种逆变器控制方法，其特征在于，所述无功功率-电压幅值下垂特性曲线方程为F(QG)-mVQG+V0，其中：-mV为无功功率-电压幅值下垂特性曲线的斜率，QG为功率变换单元当前输出的无功功率大小，V0为在功率变换单元输出无功功率为零时对应的电网电压幅值。8.根据权利要求1所述的一种逆变器
6、控制方法，其特征在于：所述可再生能源发电装置的输出功率保持在最大值进一步包括，所述MPPT控制单元对功率变换单元的输出功率是否达到可再生能源发电装置输出功率的最大值进行实时判断，并将判断结果传递给逆变器控制单元，逆变器控制单元通过平移下垂特性曲线的方式控制功率变换单元增加或减少其输出功率，直至功率变换单元输出功率达到可再生能源发电装置输出功率的最大值。9.根据权利要求8所述的一种逆变器控制方法，其特征在于：所述逆变器控制单元对功率变换单元输出的有功功率进行调节，保证功率变换单元输出的有功功率等于可再生能源发电装置输出的有功功率最大值。10.根据权利要求9所述的一种逆变器控制方法，其特征在于，所
7、述逆变器控制单元通过调节有功功率-频率下垂特性曲线方程F(PG)-mfPG+f0中的f0来实现P-f下垂特性曲线的F(PG)上移、下移或不动，进而实现功率变换单元输出功率的增加、减小或保持，使可再权 利 要 求 书CN 102299645 ACN 102299655 A 2/2页3生能源发电装置的输出功率保持在最大值。权 利 要 求 书CN 102299645 ACN 102299655 A 1/5页4逆变器控制方法技术领域0001 本发明涉及一种逆变器控制方法，属于电力电子装置控制领域。背景技术0002 与目前已有的集中式发、输、配的电网架构相比，在配电网中安装小型分布式电源，不但可以缩小发
8、电设备与负荷之间的物理和电气距离，减少传输损耗，而且可以延迟对大型配电网和发电机组的投资。特别是在分布式电源具有“即插即用”功能以后，更加促进了将分布式电源针对特定负荷，就近安装使用的发展模式。同时，当分布式电源具有离网运行功能时，即使在电网故障的情况下，分布式电源仍能组成独立运行的电网，为负荷提供稳定的电压支撑和能量供应，从而提高了供电可靠性。0003 为满足上述要求，实现即插即用和离网稳定运行，分布式电源需要具有电压源特性输出。而作为分布式电源的重要组成部分和未来发展方向，使用多种可再生能源(如光伏、风力发电等)发电的分布式电源大都存在能源间歇性的问题，为实现对可再生能源的充分利用，此类分
9、布式电源必须采用最大功率跟踪控制，即MPPT(Maximum Power Point Tracking)技术。因此，对于使用可再生能源发电的分布式电源，要想更好的实现即插即用、离网运行和可再生能源高效利用等功能，应当同时具有MPPT和电压源特性输出。0004 但针对上述分布式电源的技术需求现状是：一方面，一些可再生能源发电逆变器虽具有MPPT功能，但通常为电流源特性输出，离网运行时难以组网，不能为负荷提供稳定的电压和频率支撑；而另一方面，一些具有离网稳定运行功能的分布式电源逆变器没有MPPT功能，不能够实现可再生能源的有效利用。同时具有MPPT和电压源特性输出的逆变器控制方式，目前没有得到明确
10、的提出。发明内容0005 本发明的目的在于提供一种逆变器控制方法，该方法具有最大功率点跟踪MPPT功能，同时具有电压源特性输出。0006 本发明采取了如下技术方案：0007 实现该方法所基于的系统包括连接于可再生能源发电装置和电网之间的功率变换单元、与功率变换单元相连接的逆变器控制单元、与逆变器控制单元相连接的MPPT控制单元、以及用于检测系统电压电流变量的电压电流检测单元。0008 该方法包括如下步骤：逆变器控制单元利用MPPT控制单元的计算数据和电压电流检测单元的检测数据，控制功率变换单元实现电压源输出特性，同时保证可再生能源发电装置的输出功率保持在最大值。0009 所述逆变器控制单元采用
11、下垂特性控制方式控制功率变换单元实现电压源特性输出。0010 所述下垂特性控制方式使得功率变换单元的电压源输出外特性满足有功功率-频率下垂特性曲线和无功功率-电压幅值下垂特性曲线。说 明 书CN 102299645 ACN 102299655 A 2/5页50011 所述电压源输出外特性进一步包括：当功率变换单元处于并网状态时，功率变换单元输出的有功功率等于当前电网电压的频率在有功功率-频率下垂特性曲线中对应的有功功率值，无功功率等于当前电网电压的幅值在无功功率-电压幅值下垂特性曲线中对应的无功功率值。0012 所述电压源输出外特性进一步包括：当功率变换单元处于离网状态时，功率变换单元输出的电
12、网电压的频率等于当前功率变换单元输出的有功功率在有功功率-频率下垂特性曲线中对应的频率值，电网电压的幅值等于当前功率变换单元输出的无功功率在无功功率-电压幅值下垂特性曲线中对应的电压幅值。0013 所述有功功率-频率下垂特性曲线方程为F(PG)-mfPG+f0，其中：-mf为有功功率-频率下垂特性曲线的斜率，PG为功率变换单元当前输出的有功功率大小，f0为在功率变换单元输出有功功率为零时对应的电网电压频率。0014 所述无功功率-电压幅值下垂特性曲线方程为F(QG)-mVQG+V0，其中：-mV为无功功率-电压幅值下垂特性曲线的斜率，QG为功率变换单元当前输出的无功功率大小，V0为在功率变换单
13、元输出无功功率为零时对应的电网电压幅值。0015 所述可再生能源发电装置的输出功率保持在最大值进一步包括，所述MPPT控制单元对功率变换单元的输出功率是否达到可再生能源发电装置输出功率的最大值进行实时判断，并将判断结果传递给逆变器控制单元，逆变器控制单元通过平移下垂特性曲线的方式控制功率变换单元增加或减少其输出功率，直至功率变换单元输出功率达到可再生能源发电装置输出功率的最大值。0016 所述逆变器控制单元对功率变换单元输出的有功功率进行调节，保证功率变换单元输出的有功功率等于可再生能源发电装置输出的有功功率最大值。0017 所述逆变器控制单元通过调节有功功率-频率下垂特性曲线方程F(PG)-
14、mfPG+f0中的f0来实现P-f下垂特性曲线的F(PG)上移、下移或不动，进而实现功率变换单元输出功率的增加、减小或保持，使可再生能源发电装置的输出功率保持在最大值由于可再生能源发电装置的输出功率为有功功率，为保证可再生能源发电装置输出的功率保持在最大值，逆变器控制单元主要针对功率变换单元输出的有功功率进行调节控制，保证功率变换单元输出的有功功率等于可再生能源发电装置输出的有功功率最大值。0018 相对于现有技术而言，本发明具有以下优点：本发明中的逆变器控制方式，能够将功率变换单元的电压源特性输出和可再生能源发电装置的MPPT功能有效结合在一起，使得功率变换单元一方面具有MPPT功能，而另一
15、方面，具有电压源特性输出，而非电流源特性输出，离网运行时便于组网，能为负荷提供稳定的电压和频率支撑，为分布式发电提供应用。附图说明0019 图1为本发明涉及的发电装置的组成结构图；0020 图2a为逆变器控制单元中P-f下垂特性曲线示意图；0021 图2b为逆变器控制单元中Q-V下垂特性曲线示意图；0022 图3a为并网情况下，P-f下垂特性曲线平移时，逆变器输出功率变化示意图；0023 图3b为离网情况下，P-f下垂特性曲线平移时，逆变器输出功率变化示意图。说 明 书CN 102299645 ACN 102299655 A 3/5页6具体实施方式0024 为使本发明的上述目的、特征和优点能够
16、更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。0025 实施例：0026 本发明中发电装置结构如图1所示，包括可再生能源发电装置1、功率变换单元3、逆变器控制单元4、MPPT控制单元5和电压电流检测单元6。可再生能源发电装置1通过功率变换单元3与电网2相连，逆变器控制单元4和MPPT控制单元5利用电压电流检测单元6输出的数据反馈变量和控制参考变量，进行相应的逻辑判断和数据处理，最终由逆变器控制单元4输出的PWM控制信号，控制功率变换单元3中的半导体功率器件的开关状态。0027 通过引入下垂特性控制方式，功率变换单元3电压源输出的外特性满足下垂特性曲线，即有功功率-频率下垂特性曲线(P-f下垂特性曲线)，如图2a，和无功功率-电压幅值下垂特性曲线(Q-V下垂特性曲线)，如图2b。同时利用对上述下垂特性曲线进行垂直上下平移的方式实现功率变换单元3输出功率对MPPT调节逆
