控制信號產(chǎn)生系統(tǒng)及其逆變器控制裝置與相關(guān)控制電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于一種逆變器控制技術(shù)，且特別是有關(guān)于一種控制信號產(chǎn)生系統(tǒng)及 其逆變器控制裝置與相關(guān)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 逆變器是一種基于電力電子技術(shù)的功率變換裝置，通過適當(dāng)?shù)目刂品绞娇蓪㈦娔?從直流轉(zhuǎn)為交流或從交流轉(zhuǎn)為直流。一般而言，逆變器包含了開關(guān)單元及濾波單元，前述開 關(guān)單元將直流電壓逆變成交流電壓，而濾波單元則可接收開關(guān)單元的輸出，并濾除其中的 高頻成分W產(chǎn)生所需要的交流電壓，且濾波單元將上述交流電壓輸出至AC端口。但對于與 馬達(dá)或變壓器繞組連接的逆變器也可W不包含上述濾波單元，因此上述開關(guān)單元輸出的交 流電壓將直接輸出至AC端口。
[0003] 通常逆變器拓?fù)淇蔀榈幌抻趦呻娖紿相橋式電路或多電平逆變電路，上述多電 平逆變電路可為H電平中點(diǎn)謝位元逆變電路。此外，濾波單元可為但不限于L濾波器、LC濾 波器或IXL濾波器等，因此，濾波單元亦可視實(shí)際需求而為其它更為復(fù)雜的濾波器結(jié)構(gòu)。再 者，上述逆變器可為但不限于H相系統(tǒng)或單相系統(tǒng)。
[0004] 一般逆變器的操作方式如下所述。首先，逆變器的直流端口值C port)接入到一直 流形式的電源（例如電池、超級電容、或其他分散式發(fā)電單元經(jīng)功率變換裝置轉(zhuǎn)換得到的 直流電源）。隨后，逆變器將接收到的直流電源經(jīng)過開關(guān)網(wǎng)路的開關(guān)變換，再經(jīng)過濾波單元 進(jìn)行濾波，輸出至逆變器的交流端口（AC pod)。此外，上述逆變器的交流端口經(jīng)過開關(guān)和 隔離變壓器（可選的）等連接到本地負(fù)載化oad)和電網(wǎng)（Grid)，W構(gòu)成微網(wǎng)（Micro-grid) 系統(tǒng)。
[0005] 微網(wǎng)系統(tǒng)中的逆變器可由單臺或者多臺并聯(lián)組成。當(dāng)逆變器不與電網(wǎng)連接時(shí)，微 網(wǎng)系統(tǒng)處于獨(dú)立運(yùn)行狀態(tài)，換言之，微網(wǎng)系統(tǒng)處于離網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)；當(dāng)逆變器與電網(wǎng)連接時(shí)， 微網(wǎng)系統(tǒng)處于并網(wǎng)運(yùn)行狀態(tài)。
[0006] 關(guān)于并網(wǎng)運(yùn)行模式，現(xiàn)行做法通常假定電網(wǎng)是一個(gè)理想的電壓源，并控制逆變器 W使其成一個(gè)與電網(wǎng)電壓同步的受控電流源，此種逆變器可稱為電流注入型逆變器。然而， 當(dāng)電網(wǎng)中送種電流注入型逆變器總體容量占比越來越大時(shí)，將對電網(wǎng)的穩(wěn)定構(gòu)成威脅，導(dǎo) 致電網(wǎng)不再是一個(gè)理想電壓源。另外，倘若并網(wǎng)點(diǎn)處于電網(wǎng)末梢或弱電網(wǎng)，則于控制現(xiàn)行電 流注入型逆變器時(shí)，將會產(chǎn)生不穩(wěn)定的現(xiàn)象。
[0007] 關(guān)于獨(dú)立運(yùn)行模式，現(xiàn)行的電流注入型逆變器必然要切換到電壓源控制，此作法 將增加控制的復(fù)雜度，且在切換過程中，負(fù)載電壓有可能發(fā)生波動甚至中斷，嚴(yán)重影響供電 品質(zhì)。
[0008] 由此可見，上述現(xiàn)有的方式，顯然仍存在不便與缺陷，而有待改進(jìn)。為了解決上述 問題，相關(guān)領(lǐng)域莫不費(fèi)盡必思來謀求解決之道，但長久W來仍未發(fā)展出適當(dāng)?shù)慕鉀Q方案。

【發(fā)明內(nèi)容】


【發(fā)明內(nèi)容】
[0009] 旨在提供本發(fā)明的簡化摘要，W使閱讀者對本發(fā)明具備基本的理解。此 并非本發(fā)明的完整概述，且其用意并非在指出本發(fā)明實(shí)施例的重要/關(guān)鍵元件或 界定本發(fā)明的范圍。
[0010] 本
【發(fā)明內(nèi)容】
的一目的是在提供一種控制信號產(chǎn)生系統(tǒng)及其逆變器控制裝置，借W 改善先前技術(shù)的問題。
[0011] 為達(dá)上述目的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的一技術(shù)方案是關(guān)于一種逆變器控制裝置，其包含一 第一校正信號提供單元，用W接收一頻率設(shè)定信號，并提供一反映有功功率校正信號的信 號；一有功功率控制單元，用W接收該反映有功功率校正信號的信號、一有功功率設(shè)定信號 及一反映逆變器有功功率的信號，W產(chǎn)生一反映該逆變器輸出電壓相位的角度控制信號； 一第二校正信號提供單元，用W接收一電壓設(shè)定信號，并提供一反映無功功率校正信號的 信號；一無功功率控制單元，用W接收該反映無功功率校正信號的信號、一無功功率設(shè)定信 號及一反映逆變器無功功率的信號，W產(chǎn)生一反映逆變器輸出電壓幅值的控制信號，其中 該反映逆變器輸出電壓幅值的控制信號為一電壓幅值控制信號；W及一處理單元，用W接 收一反映逆變器輸出電流的反饋信號、一反映逆變器輸出電壓的反饋信號、反映該逆變器 輸出電壓相位的角度控制信號、反映該逆變器輸出電壓幅值的控制信號，W產(chǎn)生反映該逆 變器有功功率的信號、反映該逆變器無功功率的信號W及一電壓指令信號。
[0012] 為達(dá)上述目的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的另一技術(shù)方案是關(guān)于一種逆變器控制裝置，其包含 一有功功率控制單元，用W接收一有功功率設(shè)定信號及一反映逆變器有功功率的信號，W 產(chǎn)生一反映該逆變器輸出電壓相位的角度控制信號；一校正信號提供單元，用W接收一電 壓設(shè)定信號，并提供一反映無功功率校正信號的信號；一無功功率控制單元，用W接收該反 映無功功率校正信號的信號、一無功功率設(shè)定信號及一反映逆變器無功功率的信號，W產(chǎn) 生一反映逆變器輸出電壓幅值的控制信號，其中該反映逆變器輸出電壓幅值的控制信號為 一電壓幅值控制信號；W及一處理單元，用W接收一反映逆變器輸出電流的反饋信號、一反 映逆變器輸出電壓的反饋信號、反映該逆變器輸出電壓相位的角度控制信號、反映該逆變 器輸出電壓幅值的控制信號，W產(chǎn)生反映該逆變器有功功率的信號、反映該逆變器無功功 率的信號W及一電壓指令信號。
[0013] 為達(dá)上述目的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的另一技術(shù)方案是關(guān)于一種逆變器控制裝置，其包含 一第一校正信號提供單元，用W接收一頻率設(shè)定信號，并提供一反映有功功率校正信號的 信號；一有功功率控制單元，用W接收該反映有功功率校正信號的信號、一有功功率設(shè)定信 號及一反映逆變器有功功率的虛擬轉(zhuǎn)矩信號，W產(chǎn)生一反映該逆變器輸出電壓相位的角度 控制信號；一第二校正信號提供單元，用W接收一電壓設(shè)定信號，并提供一反映無功功率校 正信號的信號；一無功功率控制單元，用W接收該反映無功功率校正信號的信號、一無功功 率設(shè)定信號及一反映逆變器無功功率的信號，W產(chǎn)生一反映逆變器輸出電壓幅值的控制信 號，其中該反映逆變器輸出電壓幅值的控制信號為一虛擬勵(lì)磁控制信號；W及一處理單元， 用W接收一反映逆變器輸出電流的反饋信號、反映該逆變器輸出電壓相位的虛擬電機(jī)轉(zhuǎn)子 角度控制信號、反映該逆變器輸出電壓幅值的控制信號，W產(chǎn)生反映該逆變器有功功率的 虛擬轉(zhuǎn)矩信號、反映該逆變器無功功率的信號W及一電壓指令信號。
[0014] 為達(dá)上述目的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的又一技術(shù)方案是關(guān)于一種控制信號產(chǎn)生系統(tǒng)，其包 含逆變器控制裝置及脈沖寬度調(diào)變單元。脈沖寬度調(diào)變單元用W根據(jù)逆變器控制裝置產(chǎn)生 的電壓指令信號W產(chǎn)生開關(guān)信號，并根據(jù)開關(guān)信號W控制逆變器中的多個(gè)開關(guān)元件。
[0015] 為達(dá)上述目的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的又一技術(shù)方案是關(guān)于一種有功功率控制電路，包含： 一第一疊加單元，用W接收一有功功率設(shè)定信號、一反映有功功率校正信號的信號及一反 映逆變器有功功率的信號，W產(chǎn)生一加速度信號；一第一積分單元，用W接收該加速度信號 W產(chǎn)生一第一頻率控制信號；一前饋計(jì)算單元，用W接收該加速度信號W產(chǎn)生一第二頻率 控制信號；一第一調(diào)節(jié)單元，用W接收該第一頻率控制信號和該第二頻率控制信號W產(chǎn)生 一反映逆變器輸出電壓頻率的控制信號；W及一第二積分單元，用W接收該反映逆變器輸 出電壓頻率的控制信號W產(chǎn)生反映該逆變器輸出電壓相位的角度控制信號。
[0016] 為達(dá)上述目的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的又一技術(shù)方案是關(guān)于一種有功功率控制電路，包含： 一第一疊加單元，用W接收一有功功率設(shè)定信號、一反映有功功率校正信號的信號及一反 映逆變器有功功率的信號，W產(chǎn)生一加速度信號；一第一積分單元，用W接收該加速度信號 W產(chǎn)生一第一頻率控制信號；一第二調(diào)節(jié)單元，用W接收一頻率前饋信號，并根據(jù)該頻率前 饋信號和該第一頻率控制信號，輸出一反映逆變器輸出電壓頻率的控制信號；W及一第二 積分單元，用W接收該反映逆變器輸出電壓頻率的控制信號W產(chǎn)生反映該逆變器輸出電壓 相位的角度控制信號。
[0017] 為達(dá)上述目的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的又一技術(shù)方案是關(guān)于一種有功功率控制電路，包含： 一第一疊加單元，用W接收一有功功率設(shè)定信號、一反映有功功率校正信號的信號及一反 映逆變器有功功率的信號，W產(chǎn)生一加速度信號；一第一積分單元，用W接收該加速度信號 W產(chǎn)生一第一頻率控制信號；一前饋計(jì)算單元，用W接收該加速度信號W產(chǎn)生一第二頻率 控制信號；一第二調(diào)節(jié)單元，用W接收一頻率前饋信號和該第一頻率控制信號W產(chǎn)生一第 H頻率控制信號；一第H調(diào)節(jié)單元，用W接收該第二頻率控制信號和該第H頻率控制信號， 輸出一反映逆變器輸出電壓頻率的控制信號；W及一第二積分單元，用W接收該反映逆變 器輸出電壓頻率的控制信號W產(chǎn)生反映該逆變器輸出電壓相位的角度控制信號。
[0018] 為達(dá)上述目的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的又一技術(shù)方案是關(guān)于一種無功功率控制電路，包含： 一無功偏差產(chǎn)生單元，用W接收一無功功率設(shè)定信號、一反映逆變器無功功率的信號及一 反映無功功率校正信號的信號，W產(chǎn)生一無功功率偏差信號；一電壓調(diào)節(jié)單元，用W接收該 無功功率偏差信號W產(chǎn)生反映逆變器輸出電壓幅值的一第一幅值控制信號；W及一第四調(diào) 節(jié)單元，用W接收一電壓前饋信號和該第一幅值控制信號，輸出反映該逆變器輸出電壓幅 值的電壓幅值控制信號。
[0019] 為達(dá)上述目的，本
【發(fā)明內(nèi)容】
的又一技術(shù)方案是關(guān)于一種無功功率控制電路，包含： 一無功偏差產(chǎn)生單元，用W接收一無功功率設(shè)定信號、一反映逆變器無功功率的信號及一 反映無功功率校正信號的信號，W產(chǎn)生一無功功率偏差信號；一勵(lì)磁調(diào)節(jié)單元，用W接收該 無功功率偏差信號W產(chǎn)生反映逆變器輸出電壓幅值的第一勵(lì)磁控制信號；W及一第五調(diào)節(jié) 單元，用W接收一勵(lì)磁前饋信號和該第一勵(lì)磁控制信號，輸出反映該逆變器輸出電壓幅值 的虛擬勵(lì)磁控制信號。
[0020] 因此，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，本發(fā)明實(shí)施例提出一種控制信號產(chǎn)生系統(tǒng)及其逆 變器控制裝置，屬于電壓源型并網(wǎng)技術(shù)，并采用受控電壓源特性并網(wǎng)（類似于電力系統(tǒng)中 的同步發(fā)電機(jī)）W與電網(wǎng)的電壓和/或頻率一并調(diào)節(jié)，從而提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。此外，本發(fā) 明實(shí)施例提出的控制信號產(chǎn)生系統(tǒng)及其逆變器控制裝置可同時(shí)相容并網(wǎng)模式和獨(dú)立模式， 無須切換控制架構(gòu)，且并離網(wǎng)切換過程中負(fù)載供電不受干擾，W實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)與微網(wǎng)間的無縫 切換。
[0021] 在參閱下文實(shí)施方式后，本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者當(dāng)可輕易了解本 發(fā)明的基本精神及其他發(fā)明目的，W及本發(fā)明所采用的技術(shù)手段與實(shí)施方式。
【附圖說明】
[0022] 為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、優(yōu)點(diǎn)與實(shí)施例能更明顯易懂，所附附圖的說 明如下：
[0023] 圖1是依照本發(fā)明一實(shí)施例繪示一種逆變器控制裝置的示意圖；
[0024] 圖2是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電路 示意圖；
[0025] 圖3是依照本發(fā)明再一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電路 示意圖；
[0026] 圖4(a)和圖4(b)分別示出逆變器輸出有功功率在不同下垂斜率參數(shù)時(shí)，未設(shè)置 前饋計(jì)算單元與設(shè)有前饋計(jì)算單元時(shí)的動態(tài)響應(yīng)曲線示意圖；
[0027] 圖5是依照本發(fā)明又一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電路 示意圖；
[0028] 圖6(a)和圖6(b)分別示出當(dāng)電網(wǎng)電壓的頻率發(fā)生波動時(shí)，未設(shè)置頻率前饋單元 與設(shè)有頻率前饋單元時(shí)的逆變器有功功率的動態(tài)相應(yīng)曲線示意圖；
[0029] 圖7是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電路 示意圖；
[0030] 圖8(a)和圖8(b)分別示出當(dāng)電網(wǎng)電壓的幅值發(fā)生波動時(shí)，未設(shè)置電壓前饋單元 (或勵(lì)磁前饋單元）與設(shè)有電壓前饋單元（或勵(lì)磁前饋單元）時(shí)的逆變器無功功率的動態(tài) 相應(yīng)曲線示意圖；
[0031] 圖9是依照本發(fā)明再一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電路 示意圖；
[0032] 圖10是依照本發(fā)明又一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電 路W意圖；
[0033] 圖11是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電 路W意圖；
[0034] 圖12是依照本發(fā)明再一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電 路W意圖；
[0035] 圖13是依照本發(fā)明又一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電 路W意圖；
[0036] 圖14是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種如圖1所示的逆變器控制裝置的詳細(xì)電 路W意圖；
[0037] 圖15是依照本發(fā)明再一實(shí)施例繪示一種逆變器控制裝置的示意圖；
[0038] 圖16是依照本發(fā)明又一實(shí)施例繪示一種逆變器控制裝置的示意圖；
[0039] 圖17是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種逆變器控制裝置的示意圖；
[0040] 圖18是依照本發(fā)明再一實(shí)施例繪示一種逆變器控制裝置的示意圖；
[0041] 圖19是依照本發(fā)明又一實(shí)施例繪示一種逆變器控制裝置的示意圖；
[0042] 圖20是依照本發(fā)明一實(shí)施例繪示一種控制信號產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖；
[0043] 圖21是依照本發(fā)明另一實(shí)施例繪示一種控制信號產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖；
[0044] 圖22是依照本發(fā)明再一實(shí)施例繪示一種控制信號產(chǎn)生系統(tǒng)的示意圖。
[0045] 根據(jù)慣常的作業(yè)方式，圖中各種特征與元件并未依比例繪制