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一种逆变器并联均功率的控制方法以及控制系统

申请号 CN202211288984.9 申请日 2022-10-20 公开(公告)号 CN117955179A 公开(公告)日 2024-04-30
申请人 固德威技术股份有限公司; 发明人 李武杰; 潘冬华; 方刚;
摘要 本 申请 提供了一种逆变器并联均功率的控制方法以及控制系统,包括:先获取各个逆变器模 块 在dq 坐标系 下的平均 电流 值以及该目标逆变器模块的自身电流值;再根据平均电流值以及自身电流值,通过PI 控制器 获取 电压 目标值的调整量△Ur;最后基于电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,实现功率均衡。解决了 现有技术 由于无法实现绝对解耦,功率闭环的环路设计复杂,而且在不同负载下环路参数的差异性较大,无法有效实现有功功率和 无功功率 的均分的技术问题,通过PI控制器获取d轴与q轴的电压目标值的调整量△Ur,将交流控制对象直接转换成直流控制对象,更容易实现逆变器并联均功率,环路参数设计也更为简单明了。
权利要求

1.一种逆变器并联均功率的控制方法,其特征在于,所述控制方法由逆变器并联均功率的控制系统中的目标逆变器模中的控制器执行,所述控制系统包括至少两个并联的逆变器模块;所述目标逆变器模块为所述至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块,所述至少两个并联的逆变器模块之间还通过模拟信号线互联;
所述控制方法包括:
获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值;
获取所述目标逆变器模块的自身电流值;
根据所述平均电流值以及所述自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;
基于所述电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。
2.根据权利要求1所述的控制方法,其特征在于,所述基于所述电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,包括:
将所述电压目标值的调整量△Ur叠加到所述目标逆变器模块的给定输出电压Ur上,以叠加结果作为输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,输出所述目标逆变器模块的电压目标值E*。
3.根据权利要求2所述的控制方法,其特征在于,所述将所述电压目标值的调整量△Ur叠加到所述目标逆变器模块的给定输出电压Ur上,以叠加结果作为输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,输出所述目标逆变器模块的电压目标值E*,包括:
将d轴电压目标值的调整量△Udr叠加到所述目标逆变器模块的d轴给定输出电压Udr上,以叠加结果作为d轴输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,以输出所述目标逆变器模块的d轴电压目标值Ed*;
将q轴电压目标值的调整量△Uqr叠加到所述目标逆变器模块的q轴给定输出电压Uqr上,以叠加结果作为q轴输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,输出所述目标逆变器模块的q轴电压目标值Eq*。
4.根据权利要求3所述的控制方法,其特征在于,所述控制方法还包括:
对所述q轴电压目标值的调整量△Uqr进行比例环节调节,获得调节结果;
将所述调节结果叠加到所述目标逆变器模块的逆变频率Fset上,以限制q轴电压反馈值Uq的最大值。
5.根据权利要求1‑4任一所述的控制方法,其特征在于,所述获取所述各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值,包括:
获取并联的逆变器模块总数;
获取在dq坐标系下各个逆变器模块的电流值;
基于所述并联的逆变器模块总数以及所述各个逆变器模块的电流值,获取总电流值;
基于所述并联的逆变器模块总数以及所述总电流值,获取所述逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值。
6.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述获取所述并联的逆变器模块总数,包括:
当所述目标逆变器模块接收到其他逆变器模块的电流信号时,将接收到的各个逆变器模块的上线标志位置为1;
将所述目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的上线标志位的和与1相加,并将相加结果确定为所述并联的逆变器模块总数。
7.根据权利要求5所述的控制方法,其特征在于,所述基于所述并联的逆变器模块总数以及所述各个逆变器模块的电流值,获取总电流值,包括:
获取在dq坐标系下各个逆变器模块的d轴电流值以及q轴电流值;
将所述目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的d轴电流值相加后再与所述目标逆变器模块自身的d轴电流值相加,并将相加结果确定为d轴总电流值;
将所述目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的q轴电流值相加后再与所述目标逆变器模块自身的q轴电流值相加,并将相加结果确定为q轴总电流值。
8.根据权利要求7所述的控制方法,其特征在于,所述基于所述并联的逆变器模块总数以及所述总电流值,获取所述逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值,包括:
将所述d轴总电流值与所述并联的逆变器模块总数的比值确定为所述逆变器模块在dq坐标系下的d轴平均电流值;
将所述q轴总电流值与所述并联的逆变器模块总数的比值确定为所述逆变器模块在dq坐标系下的q轴平均电流值。
9.一种逆变器并联均功率的控制系统,其特征在于,所述控制系统包括:至少两个并联的逆变器模块;所述至少两个并联的逆变器模块之间还通过模拟信号线互联;
目标逆变器模块中的控制器,用于:
获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值;
获取所述目标逆变器模块的自身电流值;
根据所述平均电流值以及所述自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;
基于所述电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡;
所述目标逆变器模块为所述至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块。
10.一种逆变器并联均功率的控制装置,其特征在于,所述控制装置应用于逆变器并联均功率的控制系统中的目标逆变器模块中的控制器,所述控制系统包括至少两个并联的逆变器模块;所述目标逆变器模块为所述至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块,所述至少两个并联的逆变器模块之间还通过模拟信号线互联;
所述控制装置包括:
平均电流值获取模块,用于获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值;
自身电流值获取模块,用于获取目标逆变器模块的自身电流值;所述目标逆变器模块为至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块;
调整量△Ur获取模块,用于根据所述平均电流值以及所述自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;
功率均衡模块,用于基于所述电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。

说明书全文

一种逆变器并联均功率的控制方法以及控制系统

技术领域

[0001] 本申请涉及逆变器并联技术领域,具体涉及一种逆变器并联均功率的控制方法以及控制系统。

背景技术

[0002] 随着新能源电站容量的不断扩大,为了实现逆变器容量的优化配置,逆变器并联成为储能行业的技术发展趋势。
[0003] 逆变器并联存在的关键问题之一就是有功功率和无功功率的均分问题,有功功率和无功功率的均分是保证逆变器并联系统稳定运行的基础现有技术在解决功率均分问题时,通常采用有功调频、无功调幅的设计思路,如下垂控制法或基于通信的功率闭环法,其中,基于通信的功率闭环法可以通过匹配合适的环路参数来实现功率均分。
[0004] 但在上述方案中,由于有功功率和无功功率的控制无法实现绝对解耦,所以功率闭环的环路设计较为复杂,而且在不同负载下环路参数的差异性也较大,因此无法有效实现有功功率和无功功率的均分。发明内容
[0005] 本申请提供了一种逆变器并联均功率的控制方法以及控制系统,通过PI控制器获取dq坐标系下d轴与q轴分别对应的电压目标值的调整量△Ur,将交流控制对象直接转换成直流控制对象,更容易实现逆变器并联均功率,环路参数设计也更为简单明了,该技术方案如下。
[0006] 一方面,提供了一种逆变器并联均功率的控制方法,所述方法由逆变器并联均功率的控制系统中的目标逆变器模中的控制器执行,所述控制系统包括至少两个并联的逆变器模块;所述目标逆变器模块为所述至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块,所述至少两个并联的逆变器模块之间还通过模拟信号线互联;
[0007] 所述方法包括:
[0008] 获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值;
[0009] 获取所述目标逆变器模块的自身电流值;
[0010] 根据所述平均电流值以及所述自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;
[0011] 基于所述电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。
[0012] 又一方面,提供了一种逆变器并联均功率的控制系统,所述系统包括:至少两个并联的逆变器模块;所述至少两个并联的逆变器模块之间还通过模拟信号线互联;
[0013] 目标逆变器模块中的控制器,用于:
[0014] 获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值;
[0015] 获取所述目标逆变器模块的自身电流值;
[0016] 根据所述平均电流值以及所述自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;
[0017] 基于所述电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡;
[0018] 所述目标逆变器模块为所述至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块。
[0019] 再一方面,提供了一种逆变器并联均功率的控制装置,所述控制装置应用于逆变器并联均功率的控制系统中的目标逆变器模块中的控制器,所述控制系统包括至少两个并联的逆变器模块;所述目标逆变器模块为所述至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块,所述至少两个并联的逆变器模块之间还通过模拟信号线互联;
[0020] 所述控制装置包括:
[0021] 平均电流值获取模块,用于获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值;
[0022] 自身电流值获取模块,用于获取目标逆变器模块的自身电流值;所述目标逆变器模块为所述至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块;
[0023] 调整量△Ur获取模块,用于根据所述平均电流值以及所述自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;
[0024] 功率均衡模块,用于基于所述电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。
[0025] 在一种可能的实施方式中,所述功率均衡模块,包括:
[0026] 电压目标值E*获取单元,用于将所述电压目标值的调整量△Ur叠加到所述目标逆变器模块的给定输出电压Ur上,以叠加结果作为输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,输出所述目标逆变器模块的电压目标值E*。
[0027] 在一种可能的实施方式中,所述电压目标值E*获取单元,还用于:
[0028] 将d轴电压目标值的调整量△Udr叠加到所述目标逆变器模块的d轴给定输出电压Udr上,以叠加结果作为d轴输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,以输出所述目标逆变器模块的d轴电压目标值Ed*;
[0029] 将q轴电压目标值的调整量△Uqr叠加到所述目标逆变器模块的q轴给定输出电压Uqr上,以叠加结果作为q轴输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,输出所述目标逆变器模块的q轴电压目标值Eq*。
[0030] 在一种可能的实施方式中,所述控制装置还用于:
[0031] 对所述q轴电压目标值的调整量△Uqr进行比例环节调节,获得调节结果;
[0032] 将所述调节结果叠加到所述目标逆变器模块的逆变频率Fset上,以限制q轴电压反馈值Uq的最大值。
[0033] 在一种可能的实施方式中,所述平均电流值获取模块,包括:
[0034] 模块总数获取单元,用于获取并联的逆变器模块总数;
[0035] 各个逆变器模块的电流值获取单元,用于在dq坐标系下各个逆变器模块的电流值;
[0036] 总电流值获取单元,用于基于所述并联的逆变器模块总数以及所述各个逆变器模块的电流值,获取总电流值;
[0037] 平均电流值获取单元,用于基于所述并联的逆变器模块总数以及所述总电流值,获取所述逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值。
[0038] 在一种可能的实施方式中,所述模块总数获取单元,还用于:
[0039] 当所述目标逆变器模块接收到其他逆变器模块的电流信号时,将接收到的各个逆变器模块的上线标志位置为1;
[0040] 将所述目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的上线标志位的和与1相加,并将相加结果确定为所述并联的逆变器模块总数。
[0041] 在一种可能的实施方式中,所述总电流值获取单元,还用于:
[0042] 获取在dq坐标系下各个逆变器模块的d轴电流值以及q轴电流值;
[0043] 将所述目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的d轴电流值相加后再与所述目标逆变器模块自身的d轴电流值相加,并将相加结果确定为d轴总电流值;
[0044] 将所述目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的q轴电流值相加后再与所述目标逆变器模块自身的q轴电流值相加,并将相加结果确定为q轴总电流值。
[0045] 在一种可能的实施方式中,所述平均电流值获取单元,还用于:
[0046] 将所述d轴总电流值与所述并联的逆变器模块总数的比值确定为所述逆变器模块在dq坐标系下的d轴平均电流值;
[0047] 将所述q轴总电流值与所述并联的逆变器模块总数的比值确定为所述逆变器模块在dq坐标系下的q轴平均电流值。
[0048] 又一方面,提供了一种计算机设备,所述计算机设备包括处理器和存储器,所述存储器中存储有至少一条指令,所述至少一条指令由所述处理器加载并执行以实现如上所述的一种逆变器并联均功率的控制方法。
[0049] 再一方面,提供了一种计算机可读存储介质,所述存储介质中存储有至少一条指令,所述至少一条指令由处理器加载并执行以实现如上所述的一种逆变器并联均功率的控制方法。
[0050] 本申请提供的技术方案可以包括以下有益效果:
[0051] 本申请先获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值以及该目标逆变器模块的自身电流值;再根据该平均电流值以及该自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;最后基于该电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。
[0052] 上述方案获取逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值,并通过PI控制器获取dq坐标系下d轴与q轴分别对应的电压目标值的调整量△Ur,以分别调节目标逆变器模块对应的d轴与q轴上的电压,最终实现各个逆变器模块的电流均衡、功率均衡,当每个逆变器模块的d轴与q轴上的电流均衡时,每个逆变器模块输出的有功功率和无功功率也必然相等,从而达到均功率的目的。因此,本申请将交流控制对象直接转换成直流控制对象,更容易实现逆变器并联均功率,环路参数设计也更为简单明了。附图说明
[0053] 为了更清楚地说明本申请具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本申请的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0054] 图1是根据一示例性实施例示出的一种逆变器并联均功率的控制系统的结构示意图。
[0055] 图2是根据一示例性实施例示出的一种逆变器并联均功率的控制方法的方法流程图
[0056] 图3是根据一示例性实施例示出的一种逆变器并联均功率的控制方法的方法流程图。
[0057] 图4是根据一示例性实施例示出的一种逆变器均功率的控制框图
[0058] 图5是根据一示例性实施例示出的一种逆变器并联均功率的控制装置的结构方框图。
[0059] 图6示出了本申请一示例性实施例示出的计算机设备的结构框图。

具体实施方式

[0060] 下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本申请一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本申请保护的范围。
[0061] 应理解,在本申请实施例的描述中,术语“对应”可表示两者之间具有直接对应或间接对应的关系,也可以表示两者之间具有关联关系,也可以是指示与被指示、配置与被配置等关系。
[0062] 图1是根据一示例性实施例示出的一种逆变器并联均功率的控制系统的结构示意图。该控制系统中包含至少两个并联的逆变器模块以及与该逆变器模块连接的负载;该至少两个并联的逆变器模块之间还通过模拟信号线互联;
[0063] 目标逆变器模块中的控制器,用于:
[0064] 获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值;
[0065] 获取该目标逆变器模块的自身电流值;
[0066] 根据该平均电流值以及该自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;
[0067] 基于该电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡;
[0068] 该目标逆变器模块为该至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块。
[0069] 可选的,如图1所示,该控制系统中的逆变器模块分别为逆变器1、逆变器2以及逆变器3,该逆变器1、逆变器2以及逆变器3之间相互并联,该控制系统中逆变器模块的并联数量可根据实际需要进行相应的增加。
[0070] 可选的,如图1所示,该逆变器1、逆变器2以及逆变器3之间通过A相、B相以及C相实现相互并联,即该逆变器1、逆变器2以及逆变器3的A相相互连接;该逆变器1、逆变器2以及逆变器3的B相相互连接;该逆变器1、逆变器2以及逆变器3的C相相互连接;并且,在并联后,该逆变器1、逆变器2以及逆变器3的A相、B相以及C相均接入负载,以实现各个逆变器模块与负载之间的连接。
[0071] 可选的,该控制系统中的各个逆变器模块接入直流电源DC,如图1所示,逆变器1、逆变器2以及逆变器3的BUS正极端口接入直流电源DC正极,逆变器1、逆变器2以及逆变器3的BUS负极端口接入直流电源DC负极。
[0072] 可选的,各个逆变器模块之间还通过模拟信号线互联,如图1所示,逆变器1、逆变器2以及逆变器3通过各自的信号线,接入左侧的信号线,以实现各个逆变器模块之间信号互联。
[0073] 可选的,各个逆变器模块中均集成有各自的控制器,该控制器可以为单片机,用于对接收到的信号进行数据处理
[0074] 可选的,该控制系统中也可以设置一个总的控制器或上位机,在各个逆变器模块中未集成有各自的单片机时,用于对各个逆变器模块的接收信号以及发送信号进行数据处理。
[0075] 可选的,所有的逆变器模块不区分主从机,逆变器模块地址设置唯一,每个逆变器模块定时将自身在dq轴上的电流值发送出来,以逆变器1为例,当逆变器1接收到逆变器x(x=2...N)发送的电流信号后,则置逆变器x的上线标志位为1,并存储接收到的逆变器x的电流值。之后,将接收到的所有逆变器模块的上线标志位相加再加1得到并联的逆变器模块总数,将接收到的所有逆变器模块的电流值相加再加自身的电流值得到总电流值,该总电流值即负载电流,总电流值除以并联的逆变器模块总数即得到各个逆变器模块的平均电流。
[0076] 综上所述,本申请先获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值以及该目标逆变器模块的自身电流值;再根据该平均电流值以及该自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;最后基于该电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。上述方案获取逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值,并通过PI控制器获取dq坐标系下d轴与q轴分别对应的电压目标值的调整量△Ur,以分别调节目标逆变器模块对应的d轴与q轴上的电压,最终实现各个逆变器模块的电流均衡、功率均衡,当每个逆变器模块的d轴与q轴上的电流均衡时,每个逆变器模块输出的有功功率和无功功率也必然相等,从而达到均功率的目的。因此,本申请将交流控制对象直接转换成直流控制对象,更容易实现逆变器并联均功率,环路参数设计也更为简单明了。
[0077] 图2是根据一示例性实施例示出的一种逆变器并联均功率的控制方法的方法流程图。该控制方法由逆变器并联均功率的控制系统中的目标逆变器模块中的控制器执行,该控制系统包括至少两个并联的逆变器模块;该目标逆变器模块为该至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块,该至少两个并联的该逆变器模块之间还通过模拟信号线互联。如图2所示,该控制方法可以包括如下步骤:
[0078] S201、获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值。
[0079] 在一种可能的实施方式中,在进行逆变器并联的均功率控制时,先获取逆变器并联均功率的控制系统中并联的逆变器模块的总数,并获取各个并联的逆变器的电流值,之后,将并联的逆变器模块的总数与逆变器的总电流值之间的比值确定为各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值。该平均电流值包括dq坐标系下d轴的平均电流值以及q轴的平均电流值。
[0080] 进一步的,d轴的平均电流值为各个逆变器模块的有功功率的平均值对应的电流,q轴的平均电流值为各个逆变器模块的无功功率的平均值对应的电流。
[0081] S202、获取该目标逆变器模块的自身电流值。
[0082] 在一种可能的实施方式中,在进行均功率的控制时,确定出目标逆变器模块(该目标逆变器模块即进行功率均分控制的当前逆变器模块),该目标逆变器模块为逆变器并联均功率的控制系统中的任一个逆变器模块,针对该目标逆变器模块,获取该目标逆变器模块的自身电流值。同样的,该目标逆变器模块的自身电流值也包括该目标逆变器模块在dq坐标系下d轴的自身电流值以及该目标逆变器模块在dq坐标系下q轴的自身电流值。
[0083] S203、根据该平均电流值以及该自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur。
[0084] 在一种可能的实施方式中,逆变器模块并联时,为了实现有功和无功的功率均分,需要引入均功率环,即均流环。均流环的给定为所有逆变器模块的平均电流值,均流环的反馈为目标逆变器模块的自身电流值,即将该平均电流值确定为目标逆变器模块的均流环给定值Irj,将该目标逆变器模块的自身电流值确定为该目标逆变器模块的均流环反馈值Ij,并通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur。当平均电流值大于该目标逆变器模块的自身电流值时,需要增大该目标逆变器模块的自身电流值,当平均电流值小于该目标逆变器模块的自身电流值时,需要减小该目标逆变器模块的自身电流值,进而使该目标逆变器模块的自身电流值等于平均电流值。当所有逆变器模块的dq轴电流值都相等时,其有功功率和无功功率即可实现均分。
[0085] S204、基于该电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。
[0086] 在一种可能的实施方式中,电压外环电流内环的控制结构为离网逆变器控制算法,在获取该电压目标值的调整量△Ur后,基于该电压目标值的调整量△Ur对dq轴上的电压进行调节,进而实现dq轴上的电流均衡,如上所述,当每个逆变器模块在dq轴上的电流值相等时,每个逆变器模块输出的有功功率和无功功率也必然相等,从而达到均功率的目的。
[0087] 综上所述,本申请先获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值以及该目标逆变器模块的自身电流值;再根据该平均电流值以及该自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;最后基于该电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。上述方案获取逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值,并通过PI控制器获取dq坐标系下d轴与q轴分别对应的电压目标值的调整量△Ur,以分别调节目标逆变器模块对应的d轴与q轴上的电压,最终实现各个逆变器模块的电流均衡、功率均衡,当每个逆变器模块的d轴与q轴上的电流均衡时,每个逆变器模块输出的有功功率和无功功率也必然相等,从而达到均功率的目的。因此,本申请将交流控制对象直接转换成直流控制对象,更容易实现逆变器并联均功率,环路参数设计也更为简单明了。
[0088] 图3是根据一示例性实施例示出的一种逆变器并联均功率的控制方法的方法流程图。该控制方法由逆变器并联均功率的控制系统中的目标逆变器模块中的控制器执行,该控制系统包括至少两个并联的逆变器模块以及负载;该目标逆变器模块为该至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块,各个该逆变器模块之间还通过模拟信号线互联。如图3所示,该控制方法可以包括如下步骤:
[0089] S301、获取并联的逆变器模块总数。
[0090] 在一种可能的实施方式中,当该目标逆变器模块接收到其他逆变器模块的电流信号时,将接收到的各个逆变器模块的上线标志位置为1;
[0091] 将该目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的上线标志位的和与1相加,并将相加结果确定为该并联的逆变器模块总数。
[0092] 进一步的,在进行并联逆变器模块的功率均分时,以目标逆变器模块为例,该目标逆变器模块为当前逆变器模块,该目标逆变器模块对其他逆变器模块的电流信号进行接收,将该目标逆变器模块接收到的电流信号对应的各个逆变器模块的上线标志位置为1,以计算并联的逆变器模块总数,将接收到的所有逆变器模块的上线标志位相加再加1即可得到逆变器并联均功率的控制系统中并联的逆变器模块总数。
[0093] S302、获取在dq坐标系下各个逆变器模块的电流值。
[0094] 进一步的,该目标逆变器模块对其他逆变器模块的电流信号进行接收时,还会将接收到的各个逆变器模块的电流值进行存储,以计算所有逆变器模块的平均电流值。在进行存储时,会区别各个逆变器模块在dq坐标系下的d轴电流值以及q轴电流值。
[0095] S303、基于该并联的逆变器模块总数以及该各个逆变器模块的电流值,获取总电流值。
[0096] 在一种可能的实施方式中,获取在dq坐标系下各个逆变器模块的d轴电流值以及q轴电流值;
[0097] 将该目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的d轴电流值相加后再与该目标逆变器模块自身的d轴电流值相加,并将相加结果确定为d轴总电流值;
[0098] 将该目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的q轴电流值相加后再与该目标逆变器模块自身的q轴电流值相加,并将相加结果确定为q轴总电流值。
[0099] S304、基于该并联的逆变器模块总数以及该总电流值,获取该逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值。
[0100] 在一种可能的实施方式中,将该d轴总电流值与该并联的逆变器模块总数的比值确定为该逆变器模块在dq坐标系下的d轴平均电流值;
[0101] 将该q轴总电流值与该并联的逆变器模块总数的比值确定为该逆变器模块在dq坐标系下的q轴平均电流值。
[0102] 进一步的,总电流值除以并联的逆变器模块总数即得到各个逆变器模块的平均电流值,并且,d轴平均电流值以及q轴平均电流值分别计算。
[0103] S305、获取该目标逆变器模块的自身电流值。
[0104] 进一步的,与上述的平均电流值相同,该目标逆变器模块的自身电流值也包括d轴自身电流值以及q轴自身电流值。d轴自身电流值为该目标逆变器模块的有功功率对应的电流值,q轴自身电流值为该目标逆变器模块的无功功率对应的电流值。
[0105] S306、根据该平均电流值以及该自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur。
[0106] 在一种可能的实施方式中,请参照图4所示的一种逆变器均功率的控制框图,如图4所示,为了实现有功和无功的功率均分,需要引入均流环,将该平均电流值确定为目标逆变器模块的均流环给定值Irj,将该目标逆变器模块的自身电流值确定为该目标逆变器模块的均流环反馈值Ij,之后,通过均流环的PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur,该电压目标值的调整量△Ur作为电压外环、电流内环的输入,以实现功率均衡。其中,图4基于dq坐标系,通过d轴与q轴分别调节目标逆变器模块的输出电压,以将目标逆变器模块的输出电压调节成电压目标值,因此,该均流环给定值Irj包括d轴均流环给定值Idrj以及q轴均流环给定值Iqrj,该均流环反馈值Ij也包括d轴均流环反馈值Idj以及q轴均流环反馈值Iqj。
[0107] S307、基于该电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。
[0108] 在一种可能的实施方式中,将该电压目标值的调整量△Ur叠加到该目标逆变器模块的给定输出电压Ur上,以叠加结果作为输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,输出该目标逆变器模块的电压目标值E*。
[0109] 在一种可能的实施方式中,将d轴电压目标值的调整量△Udr叠加到该目标逆变器模块的d轴给定输出电压Udr上,以叠加结果作为d轴输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,以输出该目标逆变器模块的d轴电压目标值Ed*;
[0110] 将q轴电压目标值的调整量△Uqr叠加到该目标逆变器模块的q轴给定输出电压Uqr上,以叠加结果作为q轴输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,输出该目标逆变器模块的q轴电压目标值Eq*。
[0111] 在一种可能的实施方式中,对该q轴电压目标值的调整量△Uqr进行比例环节调节,获得调节结果;
[0112] 将该调节结果叠加到该目标逆变器模块的逆变频率Fset上,以限制q轴电压反馈值Uq的最大值。
[0113] 进一步的,如图4所示,在进行电压外环、电流内环控制时,针对目标逆变器模块的d轴电压目标值的调整量△Udr,将该d轴电压目标值的调整量△Udr叠加到该目标逆变器模块的d轴给定输出电压Udr上,并将叠加结果与d轴电压反馈值Ud相减后经PI控制器得到d轴电流环的给定输出电流Idr,之后,再将d轴电流环的给定输出电流Idr与d轴电流反馈值Id相减后经PI控制器输出d轴电压目标值Ed*,进而完成目标逆变器模块d轴的电压外环、电流内环控制。
[0114] 针对目标逆变器模块的q轴电压目标值的调整量△Uqr,将该q轴电压目标值的调整量△Uqr叠加到该目标逆变器模块的q轴给定输出电压Uqr上,并将叠加结果与q轴电压反馈值Uq相减后经PI控制器得到q轴电流环的给定输出电流Iqr,之后,再将q轴电流环的给定输出电流Iqr与q轴电流反馈值Iq相减后经PI控制器输出q轴电压目标值Eq*,进而完成目标逆变器模块q轴的电压外环、电流内环控制。
[0115] 其中,该d轴电压目标值的调整量△Udr为d轴均流环的输出,d轴给定输出电压Udr为d轴外部给定值,一般为固定值,对应相电压的峰值,例如220V的交流电压对应的d轴给定输出电压Udr为311V,两者叠加作为d轴电压给定值;该d轴电压反馈值Ud为d轴的采样三相电压经过clark变换和Park变换后转换到dq坐标系下计算得到的;d轴电流环的给定输出电流Idr为d轴电压环的输出,此值作为d轴电流环的给定;该d轴电流反馈值Id为采样三相电流经过clark变换和Park变换后转换到dq坐标系下计算得到的;该d轴电压目标值Ed*为目标逆变器输出电压在d轴上的目标值。
[0116] 同样的,该q轴电压目标值的调整量△Uqr为q轴均流环的输出,q轴给定输出电压Uqr为q轴外部给定值,一般为固定值,对应相电压的峰值,例如220V的交流电压对应的q轴给定输出电压Uqr为311V,两者叠加作为q轴电压给定值;该q轴电压反馈值Uq为q轴的采样三相电压经过clark变换和Park变换后转换到dq坐标系下计算得到的;q轴电流环的给定输出电流Iqr为q轴电压环的输出,此值作为q轴电流环的给定;该q轴电流反馈值Iq为采样三相电流经过clark变换和Park变换后转换到dq坐标系下计算得到的;该q轴电压目标值Eq*为目标逆变器输出电压在q轴上的目标值。
[0117] 此外,为了保证逆变器模块的输出电压有效值接近目标值,d轴电压目标值的调整量△Udr以及q轴电压目标值的调整量△Uqr,在任何工况下都尽可能接近零,如果某个逆变器模块的逆变频率与其他逆变器模块有固定偏差时,此时单纯调节dq轴上的输出电压虽然能够维持功率均分,但是q轴上的输出电压会朝一个方向持续增加,最终会导致逆变故障,此时就需要用到频率补偿环,通过q轴电压目标值的调整量△Uqr来调整逆变频率。如图4所示,对该q轴电压目标值的调整量△Uqr进行比例环节调节,获得调节结果△Fset,并将调节结果△Fset叠加到该目标逆变器模块的逆变频率Fset上,之后,将叠加结果经积分器控制输出目标逆变器模块的目标频率,以限制q轴电压反馈值Uq的最大值。
[0118] 其中,目标逆变器模块的逆变频率Fset为目标逆变器模块的逆变电压的频率给定值,一般为50Hz,与调节结果△Fset叠加后作为目标逆变器的输出频率。
[0119] 综上所述,本申请先获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值以及该目标逆变器模块的自身电流值;再根据该平均电流值以及该自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;最后基于该电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。上述方案获取逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值,并通过PI控制器获取dq坐标系下d轴与q轴分别对应的电压目标值的调整量△Ur,以分别调节目标逆变器模块对应的d轴与q轴上的电压,最终实现各个逆变器模块的电流均衡、功率均衡,当每个逆变器模块的d轴与q轴上的电流均衡时,每个逆变器模块输出的有功功率和无功功率也必然相等,从而达到均功率的目的。因此,本申请将交流控制对象直接转换成直流控制对象,更容易实现逆变器并联均功率,环路参数设计也更为简单明了。
[0120] 图5是根据一示例性实施例示出的一种逆变器并联均功率的控制装置的结构方框图。该控制装置应用于逆变器并联均功率的控制系统中的目标逆变器模块中的控制器,该控制系统包括至少两个并联的逆变器模块;该目标逆变器模块为该至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块,该至少两个并联的逆变器模块之间还通过模拟信号线互联;
[0121] 该控制装置包括:
[0122] 平均电流值获取模块501,用于获取该各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值;
[0123] 自身电流值获取模块502,用于获取目标逆变器模块的自身电流值;该目标逆变器模块为该至少两个并联的逆变器模块中的一个逆变器模块;
[0124] 调整量△Ur获取模块503,用于根据该平均电流值以及该自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;
[0125] 功率均衡模块504,用于基于该电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。
[0126] 在一种可能的实施方式中,该功率均衡模块504,包括:
[0127] 电压目标值E*获取单元,用于将该电压目标值的调整量△Ur叠加到该目标逆变器模块的给定输出电压Ur上,以叠加结果作为输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,输出该目标逆变器模块的电压目标值E*。
[0128] 在一种可能的实施方式中,该电压目标值E*获取单元,还用于:
[0129] 将d轴电压目标值的调整量△Udr叠加到该目标逆变器模块的d轴给定输出电压Udr上,以叠加结果作为d轴输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,以输出该目标逆变器模块的d轴电压目标值Ed*;
[0130] 将q轴电压目标值的调整量△Uqr叠加到该目标逆变器模块的q轴给定输出电压Uqr上,以叠加结果作为q轴输出电压的最终给定值,并进行电压外环、电流内环控制,输出该目标逆变器模块的q轴电压目标值Eq*。
[0131] 在一种可能的实施方式中,该控制装置还用于:
[0132] 对该q轴电压目标值的调整量△Uqr进行比例环节调节,获得调节结果;
[0133] 将该调节结果叠加到该目标逆变器模块的逆变频率Fset上,以限制q轴电压反馈值Uq的最大值。
[0134] 在一种可能的实施方式中,该平均电流值获取模块501,包括:
[0135] 模块总数获取单元,用于获取并联的逆变器模块总数;
[0136] 各个逆变器模块的电流值获取单元,用于在dq坐标系下各个逆变器模块的电流值;
[0137] 总电流值获取单元,用于基于该并联的逆变器模块总数以及该各个逆变器模块的电流值,获取总电流值;
[0138] 平均电流值获取单元,用于基于该并联的逆变器模块总数以及该总电流值,获取该逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值。
[0139] 在一种可能的实施方式中,该模块总数获取单元,还用于:
[0140] 当该目标逆变器模块接收到其他逆变器模块的电流信号时,将接收到的各个逆变器模块的上线标志位置为1;
[0141] 将该目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的上线标志位的和与1相加,并将相加结果确定为该并联的逆变器模块总数。
[0142] 在一种可能的实施方式中,该总电流值获取单元,还用于:
[0143] 获取在dq坐标系下各个逆变器模块的d轴电流值以及q轴电流值;
[0144] 将该目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的d轴电流值相加后再与该目标逆变器模块自身的d轴电流值相加,并将相加结果确定为d轴总电流值;
[0145] 将该目标逆变器模块接收到的所有逆变器模块的q轴电流值相加后再与该目标逆变器模块自身的q轴电流值相加,并将相加结果确定为q轴总电流值。
[0146] 在一种可能的实施方式中,该平均电流值获取单元,还用于:
[0147] 将该d轴总电流值与该并联的逆变器模块总数的比值确定为该逆变器模块在dq坐标系下的d轴平均电流值;
[0148] 将该q轴总电流值与该并联的逆变器模块总数的比值确定为该逆变器模块在dq坐标系下的q轴平均电流值。
[0149] 综上所述,本申请先获取各个逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值以及该目标逆变器模块的自身电流值;再根据该平均电流值以及该自身电流值,通过PI控制器获取电压目标值的调整量△Ur;最后基于该电压目标值的调整量△Ur,进行电压外环、电流内环控制,以实现功率均衡。上述方案获取逆变器模块在dq坐标系下的平均电流值,并通过PI控制器获取dq坐标系下d轴与q轴分别对应的电压目标值的调整量△Ur,以分别调节目标逆变器模块对应的d轴与q轴上的电压,最终实现各个逆变器模块的电流均衡、功率均衡,当每个逆变器模块的d轴与q轴上的电流均衡时,每个逆变器模块输出的有功功率和无功功率也必然相等,从而达到均功率的目的。因此,本申请将交流控制对象直接转换成直流控制对象,更容易实现逆变器并联均功率,环路参数设计也更为简单明了。
[0150] 请参阅图6,其是根据本申请一示例性实施例提供的一种计算机设备的结构框图,所述计算机设备包括存储器和处理器,所述存储器用于存储计算机程序,所述计算机程序被所述处理器执行时,实现上述的一种逆变器并联均功率的控制方法。
[0151] 其中,处理器可以为中央处理器(Central Processing Unit,CPU)。处理器还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、现场可编程阵列(Field‑Programmable Gate Array,FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片,或者上述各类芯片的组合。
[0152] 存储器作为一种非暂态计算机可读存储介质,可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块,如本申请实施方式中的方法对应的程序指令/模块。处理器通过运行存储在存储器中的非暂态软件程序、指令以及模块,从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理,即实现上述方法实施方式中的方法。
[0153] 存储器可以包括存储程序区和存储数据区,其中,存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序;存储数据区可存储处理器所创建的数据等。此外,存储器可以包括高速随机存取存储器,还可以包括非暂态存储器,例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施方式中,存储器可选包括相对于处理器远程设置的存储器,这些远程存储器可以通过网络连接至处理器。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0154] 在一示例性实施例中,还提供了一种计算机可读存储介质,用于存储有至少一条计算机程序,所述至少一条计算机程序由处理器加载并执行以实现上述方法中的全部或部分步骤。例如,该计算机可读存储介质可以是只读存储器(Read‑Only Memory,ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)、只读光盘(Compact Disc Read‑Only Memory,CD‑ROM)、磁带、软盘和光数据存储设备等。
[0155] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后,将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化,这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的,本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0156] 应当理解的是,本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构,并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。
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