CN105634309B - 一种用于逆变***的控制方法及控制装置 - Google Patents

一种用于逆变***的控制方法及控制装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种并联逆变器的控制方法及控制装置。该方法包括：接收反映负载电压的反馈信号Vmg及电压参考信号Vref，产生一反映有功功率的指令信号Pset及一反映无功功率的指令信号Qset；将反映有功功率的指令信号Pset作为逆变器单元的有功功率‑输出电压频率曲线(P‑F)的第一偏移量，将所述反映无功功率的指令信号Qset作为逆变器单元的无功功率‑输出电压幅值曲线(Q‑V)的第二偏移量；根据第一偏移量横向平移逆变器单元的有功功率‑输出电压频率曲线，根据第二偏移量横向平移逆变器单元的无功功率‑输出电压幅值曲线，藉由逆变器单元调整后的输出电压频率和输出电压幅值以调整逆变***的负载电压。

Description

一种用于逆变***的控制方法及控制装置
技术领域
本发明涉及逆变***，特别是涉及一种用于逆变***的控制方法及控制装置。
背景技术
逆变器单元是一种基于电力电子技术的功率变换装置，用于将电能从直流转为交流或从交流转为直流。通常，为了方便扩容和冗余设计等目的，模块化并联电源***架构得到了广泛的采用。如图1所示为现有技术中的逆变***的结构示意图。现有技术中的逆变***包括N(N≥1)台逆变器单元(VSC)，该N台逆变器单元并联，为本地负载(Load)供电。
对于这样一个并联电源***，既要使得负载电压Vmg稳定在某个参考值Vref，例如该参考值可以是恒定220V、50Hz的正弦波，又要控制负载的功率平均分配在N台逆变器单元之间。前一个控制目标称为电压调整(voltage regulation)，后一个控制目标称为负载功率均分(power sharing)。
对于电压调整的控制目标，通常采用电压闭环控制方法，例如，采用电压外环电流内环的多闭环控制等。只要电压环的带宽设计得足够高就可以保证电压控制精度。这对于单台逆变器单元来讲较容易实现，但是，当多台逆变器单元并联后，负载电压将由所有逆变器单元共同决定。同时，每台逆变器单元的输出功率将由其输出电压及输出阻抗共同决定，由于在实际应用中各逆变器单元的元器件参数及线路阻抗等参数很难完全相同，所以为了获得功率均分，就需要各逆变器单元输出不同的电压。所以，不是简单的给各逆变器单元设定相同的电压指令进行电压闭环控制即可充分实现电压调整和功率均分的目标。
在现有技术中，下垂(Droop)控制是实现并联逆变器单元功率均分的方法之一。所谓下垂控制是指逆变器单元输出电压指令随着输出功率的变化而变化，通常表现为一条下垂曲线。如图2(a)所示为有功功率-输出电压频率曲线示意图，以输出阻抗呈感性的情况为例，逆变器单元输出电压的频率ω随着逆变器单元输出的有功功率P的增大而减小。如图2(b)所示为无功功率-输出电压幅值曲线示意图，逆变器单元输出电压的幅值V随着逆变器单元输出无功功率Q的增大而减小。并且，为了获得更好的功率均分效果，下垂曲线的倾斜程度将更大，但这样会牺牲电压调整率，即输出电压受负载的影响更大，也就是说电压调整和功率均分不能兼得，对逆变***的设计往往需要在两者间做折中考虑。
可见，如何同时获得有效的功率均分以及良好的电压调整成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是，提供一种用于逆变***的控制方法及控制装置，以使得并联的多个逆变器单元之间获得有效的功率均分，同时还能保持良好的输出电压精度。
为解决上述问题，本发明还公开了一种用于逆变***的控制方法，所述逆变***包括并联连接的多个逆变器单元，该控制方法包括：
接收一反映负载电压的反馈信号Vmg以及一电压参考信号Vref；
根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg以及所述电压参考信号Vref，产生一反映逆变输出功率的指令信号，其中，该反映逆变输出功率的指令信号包括一反映有功功率的指令信号Pset以及一反映无功功率的指令信号Qset；
将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)的第一偏移量，以及将所述反映无功功率的指令信号Qset作为所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)的第二偏移量；
根据所述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线，以及根据所述第二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线，藉由逆变器单元调整后的输出电压频率和输出电压幅值以调整逆变***的负载电压。
上述产生反映逆变输出功率的指令信号的步骤进一步包括：
根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg以及所述电压参考信号Vref，计算虚拟电流iv；
根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所计算的虚拟电流iv，通过点积计算得到所述反映有功功率的指令信号Pset；以及
根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所计算的虚拟电流iv，通过叉积计算得到所述反映无功功率的指令信号Qset，
iv＝(Vmg-Vref)/Zv
Pset＝vmg·iv
其中，Zv为虚拟阻抗。
该逆变***的输出耦接至电网，该电压参考信号Vref为电网电压的反馈信号。
该逆变***的输出与一交流***的输出电性耦接，该电压参考信号Vref为反映该交流***输出电压的反馈信号。
所述虚拟阻抗为一虚拟电阻与一虚拟电抗的组合、一虚拟电阻或者一虚拟电抗。
所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)以及所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)m+ωset
E＝(Qset-Q)n+Vset
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益。
所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)以及所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)((τcs+1)/(τfs+1))m+ωset
E＝(Qset-Q)n+Vset
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，1/τf为滤波单元的极点，1/τc为滤波单元的零点，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益。
所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)以及所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)m+ωset
V＝(Qset-Q)((τcs+1)/(τfs+1))n+Vset
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益，1/τf为滤波单元的极点，1/τc为滤波单元的零点。
所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)以及所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m’为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，反映虚拟电机转动惯量的积分单元的积分增益为1/H，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，Dq为反映无功功率下垂特性的比例单元增益，反映无功功率偏差的信号的积分单元的积分增益1/K。
该控制方法适用于三相逆变***或单相逆变***。
本发明还公开了一种用于逆变***的控制装置，所述逆变***包括并联连接的多个逆变器单元，所述控制装置包括：
***电压控制器，用于接收一反映负载电压的反馈信号Vmg以及一电压参考信号Vref，并输出一反映逆变输出功率的指令信号，其中，该反映逆变输出功率的指令信号包括一反映有功功率的指令信号Pset以及一反映无功功率的指令信号Qset；
多个单元电压控制器，与所述多个逆变器单元一一对应，每一单元电压控制器用于接收所述反映有功功率的指令信号Pset、所述反映无功功率的指令信号Qset、一频率设定信号ωset、一电压幅值设定信号Vset、相应逆变器单元的反映输出电压的反馈信号Vo以及反映输出电流的反馈信号io，并输出该逆变器单元的一电压指令信号e*。
所述单元电压控制器将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)的第一偏移量，以及将所述反映无功功率的指令信号Qset作为所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)的第二偏移量，根据所述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线，以及根据所述第二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线，藉由逆变器单元调整后的输出电压频率和输出电压幅值以调整逆变***的负载电压。
所述***电压控制器还包括一虚拟电流计算单元，用于根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg以及所述电压参考信号Vref，计算虚拟电流iv，
iv＝(Vmg-Vref)/Zv
其中，Zv为虚拟阻抗。
所述***电压控制器还包括有功功率计算单元和无功功率计算单元，
所述有功功率计算单元根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所述虚拟电流iv，通过点积计算得到所述反映有功功率的指令信号Pset；
所述无功功率计算单元根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所述虚拟电流iv，通过叉积计算得到所述反映无功功率的指令信号Qset，
Pset＝vmg·iv
该电压参考信号Vref为电网电压的反馈信号。
该逆变***的输出与一交流***的输出电性耦接，该电压参考信号Vref为反映该交流***输出电压的反馈信号。
所述虚拟阻抗为一虚拟电阻与一虚拟电抗的组合、一虚拟电阻或者一虚拟电抗。
所述单元电压控制器包括：
一有功功率偏差产生单元，用于根据该反映有功功率的指令信号Pset和一反映逆变器单元有功功率的信号P，计算一反映有功功率偏差的偏差信号；
一第一比例单元，具有一比例系数m，用于接收来自有功功率偏差产生单元的偏差信号，根据该比例系数m得到第一频率控制信号；
一第一叠加单元，用于接收该第一频率控制信号和该频率设定信号ωset，并输出一反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe；
一第一积分单元，用于对所述反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe进行积分，从而得到相位控制信号θe；
其中，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)m+ωset，
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号ωe，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益。
所述单元电压控制器还包括一滤波单元，与所述第一比例单元串联连接，所述滤波单元的信号传递函数为((τcs+1)/(τfs+1))，1/τf为滤波单元的极点，1/τc为滤波单元的零点，则所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)((τcs+1)/(τfs+1))m+ωset。
所述单元电压控制器包括：
一无功功率偏差产生单元，用于接收一反映无功功率的指令信号Qset和一反映逆变器单元无功功率的信号Q，计算一反映无功功率偏差的信号；
一第二比例单元，具有一比例系数n，用于接收来自无功功率偏差产生单元的偏差信号，得到第一电压幅值控制信号；
一第二叠加单元，用于接收该第一电压幅值控制信号和该电压幅值设定信号Vset，并输出一反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E；
其中，所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)满足如下关系式：
E＝(Qset-Q)n+Vset
其中，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益。
所述单元电压控制器还包括一滤波单元，与所述第二比例单元串联连接，所述滤波单元的信号传递函数为((τcs+1)/(τfs+1))，1/τf为滤波单元的极点为，1/τc为滤波单元的零点，则所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
E＝(Qset-Q)((τcs+1)/(τfs+1))n+Vset。
所述单元电压控制器包括：
一有功功率偏差产生单元，用于根据一反映有功功率的指令信号Pset、一反映逆变器单元有功功率的信号P和一有功功率校正信号ΔP，计算一反映有功功率偏差的信号；
一第三积分单元，用于对所述反映有功功率偏差的信号进行积分，得到一反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe；
一第四积分单元，用于对所述反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe进行积分，得到相位控制信号θe；
一第三叠加单元，用于接收该频率设定信号ωset和所述反映逆变器单元输出电压频率的控制信号ωe，输出一频率控制信号；以及
一第三比例单元，具有一比例系数m’，用于接收该频率控制信号，并得到该有功功率校正信号ΔP，
其中，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)满足如下关系式：
其中ω为反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号，m’为反映有功功率下垂特性的第三比例单元的增益，反映虚拟电机转动惯量的第三积分单元的积分增益为1/H。
所述单元电压控制器包括：
一无功功率偏差产生单元，用于接收一反映无功功率的指令信号Qset、一反映逆变器单元无功功率的信号Q以及一无功功率校正信号ΔQ，计算一反映无功功率偏差的信号；
一第五积分单元，用于对所述反映无功功率偏差的信号进行积分，输出该反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E，
一第四叠加单元，用于接收一反映逆变器单元输出电压幅值的信号Vod和该电压幅值设定信号Vset，输出一反映电压偏差的信号；以及
一第四比例单元，具有一比例系数Dq，用于接收所述反映电压偏差的信号，并得到该无功功率校正信号ΔQ，
其中，所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)满足如下关系式：
其中E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，Dq为反映无功功率下垂特性的第四比例单元的增益，且反映无功功率偏差的信号的第五积分单元的积分增益为1/K。
所述单元电压控制器包括一虚拟同步机模型计算单元，用于接收该反映逆变器单元输出电流的反馈信号io、该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo、一反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E、一反映逆变器单元输出电压相位的相位控制信号θe，并输出一反映逆变器单元有功功率的信号P、一反映逆变器单元无功功率的信号Q以及该电压指令信号e*，其中，
电压指令信号e*根据该反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E和反映逆变器单元输出电压相位的相位控制信号θe计算得到，e*＝E∠θe；
反映逆变器单元有功功率的信号P根据该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo和反映逆变器单元输出电流的反馈信号io的点积计算得到，P＝vo·io，
反映逆变器单元无功功率的信号Q根据该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo和反映逆变器单元输出电流的反馈信号io的叉积计算得到，
所述控制装置还包括一脉宽调制单元，用以接收所述电压指令信号e*，并产生反映该电压指令信号的开关信号，藉由该开关信号对逆变器单元中的开关器件进行控制。
所述控制装置还包括一电压控制模组和一脉宽调制单元，
其中所述电压控制模组用以接收所述电压指令信号e*和反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo，并产生一第二电压指令信号e’；所述脉宽调制单元用以接收所述第二电压指令信号e’，并产生反映该第二电压指令信号的开关信号，藉由该开关信号对逆变器单元中的开关器件进行控制。
所述控制装置还包括一电压控制模组、一脉宽调制单元和一信号叠加单元，
其中所述电压控制模组用以接收所述电压指令信号e*和反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo，并产生一第二电压指令信号e’；所述信号叠加单元用以接收所述电压指令信号e*以及所述第二电压指令信号e’，并产生一第三电压指令信号e”；所述脉宽调制单元用以接收所述第三电压指令信号e”，并产生反映该第三电压指令信号的开关信号，藉由该开关信号对逆变器单元中的开关器件进行控制。
该控制装置适用于三相逆变***或单相逆变***。
本发明的上述技术方案使得并联的多个逆变器单元之间获得有效的功率均分，同时还能保持良好的输出电压精度。同时，还可调整输出电压与另一***电压同步，以方便***之间的互联，满足并网合闸的条件。
附图说明
图1所示为现有技术中的逆变***的结构示意图。
图2(a)所示为现有技术中的有功功率-输出电压频率曲线示意图。
图2(b)所示为现有技术中的无功功率-输出电压幅值曲线示意图。
图3所示为本发明的用于逆变***的控制装置的控制架构示意图。
图4(a)所示为有功功率-输出电压频率曲线的平移示意图。
图4(b)所示为无功功率-输出电压幅值曲线的平移示意图。
图5所示为本发明的用于逆变***的控制装置的结构示意图。
图6所示为本发明的***电压控制器的结构示意图。
图7所示为本发明的一种用于逆变***的控制方法的流程图。
图8、9、10所示为本发明的单元电压控制器的结构示意图。
图11、12、13所示为本发明的控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了解决使并联的多个逆变器单元之间获得有效的功率均分，同时还能保持良好的输出电压精度的技术问题，本发明提出一种用于逆变***的控制方法及控制装置。本发明在传统下垂控制的基础上，对下垂曲线进行平移，以调整电压的频率和幅值。
如图3所示为本发明的用于逆变***的控制装置的控制架构示意图。基本控制架构包含两个层次，下层为N个单元电压控制器200，每个单元电压控制器200分别与一逆变器单元一一对应。上层为一***电压控制器100，该***电压控制器100分别与每个单元电压控制器200连接。
本发明利用图3所示的控制架构，在传统下垂控制的基础上，对下垂曲线进行平移，以调整电压的频率和幅值。如图4(a)所示为有功功率-输出电压频率曲线的平移示意图，图4(b)为无功功率-输出电压幅值曲线的平移示意图。无论在图4(a)还是图4(b)中，曲线(1)均代表现有技术中的曲线。
在现有技术中，设空载时对应的输出电压频率和幅值分别为ωset和Vset，当负载增大时输出电压的频率和幅值将会下降。
例如图4(a)的曲线(1)中，输出有功功率(例如可对应后述的反映有功功率的指令信号)Pset时对应的输出电压频率相比空载(输出有功功率为0)时所对应的输出电压频率(频率设定信号ωset)有一定程度的下降。图4(b)的曲线(1)中，输出无功功率(例如可对应后述的反映无功功率的指令信号)Qset时对应的输出电压幅值相比空载(输出无功功率为0)时所对应的输出电压幅值(电压幅值设定信号Vset)有一定程度的下降。可见，现有技术中的下垂控制造成输出电压偏离了设定值。
本发明的技术方案把曲线(1)横向平移至(2)处，则输出有功功率Pset时对应的频率将重新回到ωset，输出无功功率Qset时对应的幅值将回重新回到Vset，从而提高了输出电压的准确度。同时，保留了下垂特性，保持了功率均分性能。
更为具体的，如图5所示为本发明的用于逆变***的控制装置的结构示意图。该用于逆变***的控制装置1包括***电压控制器100以及多个单元电压控制器200。
该***电压控制器100用于接收一反映负载电压的反馈信号Vmg以及一电压参考信号Vref，并输出一反映逆变输出功率的指令信号，其中，该反映逆变输出功率的指令信号包括一反映有功功率的指令信号Pset以及一反映无功功率的指令信号Qset。
该多个单元电压控制器200，与所述多个逆变器单元一一对应，每一单元电压控制器用于接收所述反映有功功率的指令信号Pset、所述反映无功功率的指令信号Qset、一频率设定信号ωset、一电压幅值设定信号Vset、相应逆变器单元的反映输出电压的反馈信号Vo以及反映输出电流的反馈信号io，并输出该逆变器单元的一电压指令信号e*。
图5中仅以该***电压控制器100与一个单元电压控制器200的连接关系为例，实际连接关系参阅图3。
图6所示为本发明的***电压控制器100的结构示意图。
***电压控制器100包括一虚拟电流计算单元、功率计算单元103。
虚拟电流计算单元用于根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg以及所述电压参考信号Vref，计算虚拟电流iv。
虚拟电流计算单元包括偏差计算单元101和反映虚拟阻抗的计算单元102，偏差计算单元101接收所述反映负载电压的反馈信号Vmg以及所述电压参考信号Vref，计算并得到一反映电压偏差的信号Vmg-Vref，进而输送至反映虚拟阻抗的计算单元102，从而计算得到虚拟电流iv。
iv＝(Vmg-Vref)/Zv
其中，Zv为虚拟阻抗。所述虚拟阻抗Zv为一虚拟电阻与一虚拟电抗的组合、一虚拟电阻或者一虚拟电抗。其中，虚拟阻抗Zv可表示为R+jX。R和X分别表示虚拟电阻和虚拟电抗，j为虚拟阻抗参数，R和X越小，则输出电压的误差越小。
功率计算单元103进一步包括有功功率计算单元和无功功率计算单元。
所述有功功率计算单元根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所计算的虚拟电流iv，通过点积计算得到所述反映有功功率的指令信号Pset。
所述无功功率计算单元根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所计算的虚拟电流iv，通过叉积计算得到所述反映无功功率的指令信号Qset。
Pset＝vmg·iv
在一优化实施例中，为了使得逆变***的输出电压与另一***电压同步，以方便***间的互联，该电压参考信号Vref可以反映该另一***电压的反馈信号，以满足同步并网的条件。
举例来说，该逆变***的输出耦接至电网，该电压参考信号Vref可以电网电压的反馈信号。
或者，该逆变***的输出与一交流***的输出电性耦接，而该电压参考信号Vref为反映该交流***输出电压的反馈信号。
基于图5所示结构，本发明公开了一种用于逆变***的控制方法，图7所示为本发明的一种用于逆变***的控制方法的流程图。
步骤701，接收一反映负载电压的反馈信号Vmg以及一电压参考信号Vref；
步骤702，根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg以及所述电压参考信号Vref，产生一反映逆变输出功率的指令信号，其中，该反映逆变输出功率的指令信号包括一反映有功功率的指令信号Pset以及一反映无功功率的指令信号Qset；
步骤703，将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)的第一偏移量，以及将所述反映无功功率的指令信号Qset作为所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)的第二偏移量；
步骤704，根据所述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线，以及根据所述第二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线，藉由逆变器单元调整后的输出电压频率和输出电压幅值以调整逆变***的负载电压。
本发明的该控制方法适用于三相逆变***或单相逆变***。
以下通过单元电压控制器200的三个具体实施例来描述本发明。
实施例一
单元电压控制器200采用了传统下垂控制的单元电压控制器的基本架构。
如图8所示为本发明的单元电压控制器200的结构示意图。该单元电压控制器200包括一频率和相位产生单元，该频率和相位产生单元进一步包括：有功功率偏差产生单元201、第一比例单元202、第一叠加单元203、第一积分单元204。
有功功率偏差产生单元201用于根据该反映有功功率的指令信号Pset和反映逆变器单元有功功率的信号P，计算一反映有功功率偏差的偏差信号(Pset-P)，并输送至第一比例单元202。第一比例单元202具有一比例系数m，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益。第一比例单元202用于接收来自有功功率偏差产生单元201的偏差信号，并根据该比例系数m得到第一频率控制信号(Pset-P)*m，并输送至第一叠加单元203。第一叠加单元203用于接收并叠加该第一频率控制信号(Pset-P)*m和该频率设定信号ωset，并输出一反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe。
根据该控制信号ωe可知所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)m+ωset (1)
式中的ω就是该反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe。
该第一积分单元204用于对所述反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe进行积分，从而得到相位控制信号θe。
该单元电压控制器200还包括电压幅值产生单元，该电压幅值产生单元进一步包括：无功功率偏差产生单元206、第二比例单元207以及第二叠加单元208。
该无功功率偏差产生单元206用于接收反映无功功率的指令信号Qset和反映逆变器单元无功功率的信号Q，计算一反映无功功率偏差的信号(Qset-Q)，并输送至第二比例单元207。第二比例单元207具有一比例系数n，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益。第二比例单元207用于接收来自无功功率偏差产生单元的偏差信号(Qset-Q)，并根据该比例系数n得到第一电压幅值控制信号(Qset-Q)*n，并输送至第二叠加单元208。第二叠加单元208用于接收并叠加该第一电压幅值控制信号(Qset-Q)*n和电压幅值设定信号Vset，并输出一反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E。
根据控制信号E可知，所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)满足如下关系式：
E＝(Qset-Q)n+Vset (2)
该单元电压控制器200还包括电压指令产生单元205和功率计算单元209。
功率计算单元209的输入包括：反映逆变器单元输出电流的反馈信号io、反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo，功率计算单元209的输出包括：该反映逆变器单元有功功率的信号P和该反映逆变器单元无功功率的信号Q。
其中，P＝vo·io，即功率计算单元209根据该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo和一反映逆变器单元输出电流的反馈信号io的点积计算该反映逆变器单元有功功率的信号P。
其中，即功率计算单元209根据反映逆变器输出电压的反馈信号vo和反映逆变器单元输出电流的反馈信号io的叉积计算该反映逆变器单元无功功率的信号Q。
该电压指令产生单元205接收相位的控制信号θe和幅值的控制信号E，进而产生一反映该相位和幅值的电压指令信号e*。
根据公式(1)、(2)可知，单元电压控制器200将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)的第一偏移量，并将所述反映无功功率的指令信号Qset作为所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)的第二偏移量。
单元电压控制器200通过运算，根据所述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线至图4(a)的曲线(2)处，以及根据所述第二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线至图4(b)的曲线(2)处。
则当P＝Pset时，反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号仍能为ωset，当Q＝Qset时，反映逆变器单元的输出电压幅值的控制信号仍能为Vset，进而利用该控制信号调整逆变***的负载电压。从而在保持下垂特性的同时，使得并联的多个逆变器单元之间获得有效的功率均分，同时还能保持良好的输出电压精度。
实施例二
实施例二与实施例一的主要差别在于频率和相位产生单元。在本实施例中，频率和相位产生单元进一步包括滤波单元210，其设置在第一比例单元202与第一叠加单元203之间。如图9所示为本发明的单元电压控制器的结构示意图。滤波单元210的信号传递函数为((τcs+1)/(τfs+1))，1/τf为滤波单元210的极点，1/τc为滤波单元210的零点。特别是，当τc＝0时，该滤波单元210为低通滤波器。
第一频率控制信号(Pset-P)*m被传输至滤波单元210，滤波单元210根据该信号传递函数对第一频率控制信号进行运算，进而得到一滤波信号(Pset-P)((τcs+1)/(τfs+1))*m，并将该滤波信号施加到第一叠加单元203。第一叠加单元203接收并叠加该滤波信号(Pset-P)((τcs+1)/(τfs+1))*m和该频率设定信号ωset，并输出一反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe。实施例二的其余部分均与实施例一相一致。
则所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)((τcs+1)/(τfs+1))m+ωset。 (3)
可见，***滤波单元210的作用是动态改变下垂特性。
所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)满足如下关系式：
E＝(Qset-Q)n+Vset (4)
需要指出的是，对于电压幅值产生单元也可以***类似的滤波单元，例如在第二比例单元207以及第二叠加单元208之间也***该滤波单元。
则同理，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)以及所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)m+ωset (5)
E＝(Qset-Q)(τcs+1)/(τfs+1)n+Vset (6)
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号ωe，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益，1/τf为滤波单元的极点，1/τc为滤波单元的零点。特别是，当τc＝0时，该滤波单元210为低通滤波器。
根据公式(3)、(4)、(5)、(6)可知，单元电压控制器200将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)的第一偏移量，并将所述反映无功功率的指令信号Qset作为所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)的第二偏移量。
单元电压控制器200通过运算，根据所述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线至图4(a)的曲线(2)处，以及根据所述第二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线至图4(b)的曲线(2)处。
则当P＝Pset时，反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号仍能为ωset，当Q＝Qset时，反映逆变器单元的输出电压幅值的控制信号仍能为Vset，进而利用该控制信号调整逆变***的负载电压。从而在保持下垂特性的同时，使得并联的多个逆变器单元之间获得有效的功率均分，同时还能保持良好的输出电压精度。
实施例三
在本实施例中，单元电压控制器200可采用虚拟同步机控制的单元电压控制单元来实现。如图10所示为本发明的单元电压控制器的结构示意图。
该单元电压控制器200包括一频率和相位产生单元。该频率和相位产生单元接收一反映有功功率的指令信号Pset和一反映逆变器有功功率的信号P以及一有功功率校正信号ΔP，计算一反映有功功率偏差的虚拟加速度信号，施加到一反映虚拟电机转动惯量的积分单元，并调节得到一反映逆变器输出电压频率的控制信号ωe和相位的控制信号θe。
具体来说，频率和相位产生单元包括有功功率偏差产生单元301、第三积分单元302、第四积分单元303、第三叠加单元304以及第三比例单元305。
有功功率偏差产生单元301用于根据反映有功功率的指令信号Pset、反映逆变器单元有功功率的信号P和一有功功率校正信号ΔP，计算一反映有功功率偏差的信号。
第三积分单元302(1/Hs)用于对所述反映有功功率偏差的信号进行积分，得到一反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe。
第四积分单元303(1/s)用于对所述反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe进行积分，得到相位控制信号θe。
第三叠加单元304用于接收该频率设定信号ωset和所述反映逆变器单元输出电压频率的控制信号ωe，输出一频率控制信号。
第三比例单元305具有一比例系数m’，用于接收该频率控制信号，并得到该有功功率校正信号ΔP。
其中，根据频率和相位产生单元的上述结构可知，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)满足如下关系式：
式中的ω就是该反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe。m’为反映有功功率下垂特性的第三比例单元305的增益。反映虚拟电机转动惯量的第三积分单元的积分增益为1/H。
该单元电压控制器200还进一步包括一电压幅值产生单元。该电压幅值产生单元进一步包括：无功功率偏差产生单元306、第五积分单元307、第四叠加单元308以及第四比例单元309。
无功功率偏差产生单元306用于接收反映无功功率的指令信号Qset、反映逆变器单元无功功率的信号Q以及一无功功率校正信号ΔQ，计算一反映无功功率偏差的信号。
第五积分单元307(1/(Ks))用于对所述反映无功功率偏差的信号进行积分，输出该反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E。
第四叠加单元308用于接收一反映逆变器单元输出电压幅值的信号Vod和该电压幅值设定信号Vset，输出一反映电压偏差的信号。
第四比例单元309，具有一比例系数Dq，用于接收第四叠加单元308输出的所述反映电压偏差的信号，并根据该比例系数Dq得到该无功功率校正信号ΔQ。
其中，根据电压幅值产生单元的上述结构可知，所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)满足如下关系式：
其中E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，Dq为反映无功功率下垂特性的第四比例单元的增益，且反映无功功率偏差的信号的第五积分单元307的积分增益为1/K。
该单元电压控制器200还进一步包括一幅值计算(Mag.)单元310，其根据一反映逆变器输出电压的反馈信号vo计算对应的反映逆变器单元输出电压幅值的信号Vod。
该单元电压控制器200还进一步包括一虚拟同步机模型计算单元311。其用于接收该反映逆变器单元输出电流的反馈信号io、该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo、一反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E、一反映逆变器单元输出电压相位的相位控制信号θe，并输出一反映逆变器单元有功功率的信号P、一反映逆变器单元无功功率的信号Q以及该电压指令信号e*，其中，
电压指令信号e*为根据该反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E和反映逆变器单元输出电压相位的相位控制信号θe计算得到，e*＝E∠θe。
反映逆变器单元有功功率的信号P根据该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo和反映逆变器单元输出电流的反馈信号io的点积计算得到，P＝vo·io。
反映逆变器单元无功功率的信号Q根据该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo和反映逆变器单元输出电流的反馈信号io的叉积计算得到，
根据公式(7)、(8)可知，单元电压控制器200将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)的第一偏移量，并将所述反映无功功率的指令信号Qset作为所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)的第二偏移量。
单元电压控制器200通过运算，根据所述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线至图4(a)的曲线(2)处，以及根据所述第二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线至图4(b)的曲线(2)处。
则当P＝Pset时，反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号仍能为ωset，当Q＝Qset时，反映逆变器单元的输出电压幅值的控制信号仍能为Vset，进而利用该控制信号调整逆变***的负载电压。从而在保持下垂特性的同时，使得并联的多个逆变器单元之间获得有效的功率均分，同时还能保持良好的输出电压精度。
以上三种实施例介绍了单元电压控制器的实现方式，以下介绍控制装置的三种不同结构。
实施例一
控制装置除包括***电压控制器100以及单元电压控制器200之外，还包括一脉宽调制(PWM)单元300。单元电压控制器200所产生的电压指令信号e*发送至该脉宽调制单元300，并产生反映该电压指令信号e*的开关信号(Switching signals)，进而利用该开关信号对逆变器单元的开关器件(例如IGBT，Mosfet等)进行控制。如图11所示为控制装置的结构示意图。
实施例二
如图12所示为控制装置的结构示意图。
所述控制装置除包括***电压控制器100以及单元电压控制器200之外，还包括一电压控制模组400和一脉宽调制单元300，其中所述电压控制模组400用以接收所述电压指令信号e*和反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo，进行闭环控制进而产生一第二电压指令信号e’，该电压控制模组400的作用是使vo跟随e*。所述脉宽调制单元300用以接收所述第二电压指令信号e’，并产生反映该第二电压指令信号e’的开关信号，藉由该开关信号对逆变器单元中的开关器件进行控制。
实施例三
如图13所示为控制装置的结构示意图。
所述控制装置除包括***电压控制器100以及单元电压控制器200之外，还包括一电压控制模组400、一脉宽调制单元300和一信号叠加单元500。
其中所述电压控制模组400用以接收所述电压指令信号e*和反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo，并产生一第二电压指令信号e’。所述信号叠加单元500用以接收并叠加所述电压指令信号e*以及所述第二电压指令信号e’，并产生一第三电压指令信号e”。这样，电压指令信号e*在e’上施加了一个前馈量，从而使得vo跟随e*变化的更快，***的动态响应也更快。所述脉宽调制单元300用以接收所述第三电压指令信号e”，并产生反映该第三电压指令信号的开关信号，藉由该开关信号对逆变器单元中的开关器件进行控制。
另外，上述的电压控制模组400还可以接收一反映逆变器单元输出电流的反馈信号io并构成电流内环电压外环的双闭环控制，这样可以更好的控制vo跟随e*变化。
需要指出的是，上述所述的所有技术方案中，反映逆变器单元输出电流的反馈信号io可以是图1中所示的输出电流io，也可以是逆变器单元的滤波器电感Lf上的电流i1。反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo可以是图1中所示的输出电压vo也可以是负载电压Vmg。
本发明的上述技术方案使得并联的多个逆变器单元之间获得有效的功率均分，同时还能保持良好的输出电压精度。同时，还可调整输出电压与另一***电压同步，以方便***之间的互联，满足并网合闸的条件。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与修改，故本发明的保护范围当视后附的权利要求保护范围所界定者为准。

Claims (32)

1.一种用于逆变***的控制方法，所述逆变***包括并联连接的多个逆变器单元，其特征在于，该控制方法包括：
接收一反映负载电压的反馈信号Vmg以及一电压参考信号Vref；
根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg以及所述电压参考信号Vref，产生一反映逆变输出功率的指令信号，其中，该反映逆变输出功率的指令信号包括一反映有功功率的指令信号Pset以及一反映无功功率的指令信号Qset；
将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元的有功功率一输出电压频率曲线(P-F)的第一偏移量，以及将所述反映无功功率的指令信号Qset作为所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)的第二偏移量；
根据所述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线，以及根据所述第二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线，藉由逆变器单元调整后的输出电压频率和输出电压幅值以调整逆变***的负载电压。
2.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，上述产生反映逆变输出功率的指令信号的步骤进一步包括：
根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg以及所述电压参考信号Vref，计算虚拟电流iv；
根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所计算的虚拟电流iv，通过点积计算得到所述反映有功功率的指令信号Pset；以及
根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所计算的虚拟电流iv，通过叉积计算得到所述反映无功功率的指令信号Qset，
iv＝(Vmg-Vref)/Zv
Pset＝Vmg·iv
其中，Zv为虚拟阻抗。
3.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该逆变***的输出耦接至电网，该电压参考信号Vref为电网电压的反馈信号。
4.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该逆变***的输出与一交流***的输出电性耦接，该电压参考信号Vref为反映该交流***输出电压的反馈信号。
5.如权利要求2所述的控制方法，其特征在于，所述虚拟阻抗为一虚拟电阻与一虚拟电抗的组合、一虚拟电阻或者一虚拟电抗。
6.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)以及所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)m+ωset
E＝(Qset-Q)n+Vset
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益。
7.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)以及所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)((τcs+1)/(τfs+1))m+ωset
E＝(Qset-Q)n+Vset
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，1/τf为滤波单元的极点，1/τc为滤波单元的零点，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益。
8.如权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述滤波单元为低通滤波器。
9.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)以及所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)m+ωset
E＝(Qset-Q)((τcs+1)/(τfs+1))n+Vset
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益，1/τf为滤波单元的极点，1/τc为滤波单元的零点。
10.如权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述滤波单元为低通滤波器。
11.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)以及所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m’为反映有功功率下垂特性的比例单元增益，反映虚拟电机转动惯量的积分单元的积分增益为1/H，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，Dq为反映无功功率下垂特性的比例单元增益，反映无功功率偏差的信号的积分单元的积分增益1/K。
12.如权利要求1所述的控制方法，其特征在于，该控制方法适用于三相逆变***或单相逆变***。
13.一种用于逆变***的控制装置，所述逆变***包括并联连接的多个逆变器单元，其特征在于，所述控制装置包括：
***电压控制器，用于接收一反映负载电压的反馈信号Vmg以及一电压参考信号Vref，并输出一反映逆变输出功率的指令信号，其中，该反映逆变输出功率的指令信号包括一反映有功功率的指令信号Pset以及一反映无功功率的指令信号Qset；
多个单元电压控制器，与所述多个逆变器单元一一对应，每一单元电压控制器用于接收所述反映有功功率的指令信号Pset、所述反映无功功率的指令信号Qset、一频率设定信号ωset、一电压幅值设定信号Vset、相应逆变器单元的反映输出电压的反馈信号vo以及反映输出电流的反馈信号io，并输出该逆变器单元的一电压指令信号e*。
14.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述单元电压控制器将所述反映有功功率的指令信号Pset作为所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)的第一偏移量，以及将所述反映无功功率的指令信号Qset作为所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)的第二偏移量，根据所述第一偏移量横向平移所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线，以及根据所述第二偏移量横向平移所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线，藉由逆变器单元调整后的输出电压频率和输出电压幅值以调整逆变***的负载电压。
15.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述***电压控制器还包括一虚拟电流计算单元，用于根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg以及所述电压参考信号Vref，计算虚拟电流iv，
iv＝(Vmg-Vref)/Zv
其中，Zv为虚拟阻抗。
16.如权利要求15所述的控制装置，其特征在于，所述***电压控制器还包括有功功率计算单元和无功功率计算单元，
所述有功功率计算单元根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所述虚拟电流iv，通过点积计算得到所述反映有功功率的指令信号Pset；
所述无功功率计算单元根据所述反映负载电压的反馈信号Vmg和所述虚拟电流iv，通过叉积计算得到所述反映无功功率的指令信号Qset，
Pset＝vmg·iv
17.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，该电压参考信号Vref为电网电压的反馈信号。
18.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，该逆变***的输出与一交流***的输出电性耦接，该电压参考信号Vref为反映该交流***输出电压的反馈信号。
19.如权利要求15所述的控制装置，其特征在于，所述虚拟阻抗为一虚拟电阻与一虚拟电抗的组合、一虚拟电阻或者一虚拟电抗。
20.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述单元电压控制器包括：
一有功功率偏差产生单元，用于根据该反映有功功率的指令信号Pset和一反映逆变器单元有功功率的信号P，计算一反映有功功率偏差的偏差信号；
一第一比例单元，具有一比例系数m，用于接收来自有功功率偏差产生单元的偏差信号，根据该比例系数m得到第一频率控制信号；
一第一叠加单元，用于接收该第一频率控制信号和该频率设定信号ωset，并输出一反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe；
一第一积分单元，用于对所述反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe进行积分，从而得到相位控制信号θe；
其中，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)m+ωset，
其中ω为反映逆变器单元输出电压频率的控制信号ωe，P为反映逆变器单元有功功率的信号，ωset为频率设定信号，m为反映有功功率下垂特性的比例单元增益。
21.如权利要求20所述的控制装置，其特征在于，所述单元电压控制器还包括一滤波单元，与所述第一比例单元串联连接，所述滤波单元的信号传递函数为((τcs+1)/(τfs+1))，1/τf为滤波单元的极点，1/τc为滤波单元的零点，则所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)满足如下关系式：
ω＝(Pset-P)((τcs+1)/(τfs+1))m+ωset。
22.如权利要求21所述的控制装置，其特征在于，所述滤波单元为低通滤波器。
23.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述单元电压控制器包括：
一无功功率偏差产生单元，用于接收一反映无功功率的指令信号Qset和一反映逆变器单元无功功率的信号Q，计算一反映无功功率偏差的信号；
一第二比例单元，具有一比例系数n，用于接收来自无功功率偏差产生单元的偏差信号，得到第一电压幅值控制信号；
一第二叠加单元，用于接收该第一电压幅值控制信号和该电压幅值设定信号Vset，并输出一反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E；
其中，所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)满足如下关系式：
E＝(Qset-Q)n+Vset
其中，E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，Vset为电压幅值设定信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，n为反映无功功率下垂特性的比例单元增益。
24.如权利要求23所述的控制装置，其特征在于，所述单元电压控制器还包括一滤波单元，与所述第二比例单元串联连接，所述滤波单元的信号传递函数为((τcs+1)/(τfs+1))，1/τf为滤波单元的极点，1/τc为滤波单元的零点，则所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)分别满足如下关系式：
E＝(Qset-Q)(τcs+1)/(τfs+1)n+Vset。
25.如权利要求24所述的控制装置，其特征在于，所述滤波单元为低通滤波器。
26.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述单元电压控制器包括：
一有功功率偏差产生单元，用于根据一反映有功功率的指令信号Pset、一反映逆变器单元有功功率的信号P和一有功功率校正信号ΔP，计算一反映有功功率偏差的信号；
一第三积分单元，用于对所述反映有功功率偏差的信号进行积分，得到一反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe；
一第四积分单元，用于对所述反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe进行积分，得到相位控制信号θe；
一第三叠加单元，用于接收该频率设定信号ωset和所述反映逆变器单元输出电压频率的控制信号ωe，输出一频率控制信号；以及
一第三比例单元，具有一比例系数m’，用于接收该频率控制信号，并得到该有功功率校正信号ΔP，
其中，所述逆变器单元的有功功率-输出电压频率曲线(P-F)满足如下关系式：
其中ω为反映逆变器单元的输出电压频率的控制信号ωe，m’为反映有功功率下垂特性的第三比例单元的增益，反映虚拟电机转动惯量的第三积分单元的积分增益为1/H。
27.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述单元电压控制器包括：
一无功功率偏差产生单元，用于接收一反映无功功率的指令信号Qset、一反映逆变器单元无功功率的信号Q以及一无功功率校正信号ΔQ，计算一反映无功功率偏差的信号；
一第五积分单元，用于对所述反映无功功率偏差的信号进行积分，输出该反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E，
一第四叠加单元，用于接收一反映逆变器单元输出电压幅值的信号Vod和该电压幅值设定信号Vset，输出一反映电压偏差的信号；以及
一第四比例单元，具有一比例系数Dq，用于接收所述反映电压偏差的信号，并得到该无功功率校正信号ΔQ，
其中，所述逆变器单元的无功功率-输出电压幅值曲线(Q-V)满足如下关系式：
其中E为反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号，Q为反映逆变器单元无功功率的信号，Dq为反映无功功率下垂特性的第四比例单元的增益，且反映无功功率偏差的信号的第五积分单元的积分增益为1/K。
28.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述单元电压控制器包括一虚拟同步机模型计算单元，用于接收该反映逆变器单元输出电流的反馈信号io、该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo、一反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E、一反映逆变器单元输出电压相位的相位控制信号θe，并输出一反映逆变器单元有功功率的信号P、一反映逆变器单元无功功率的信号Q以及该电压指令信号e*，其中，
电压指令信号e*根据该反映逆变器单元输出电压幅值的控制信号E和反映逆变器单元输出电压相位的相位控制信号θe计算得到，e*＝E∠θe；
反映逆变器单元有功功率的信号P根据该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo和反映逆变器单元输出电流的反馈信号io的点积计算得到，P＝vo·io，
反映逆变器单元无功功率的信号Q根据该反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo和反映逆变器单元输出电流的反馈信号io的叉积计算得到，
29.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括一脉宽调制单元，用以接收所述电压指令信号e*，并产生反映该电压指令信号e*的开关信号，藉由该开关信号对逆变器单元中的开关器件进行控制。
30.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括一电压控制模组和一脉宽调制单元；
其中所述电压控制模组用以接收所述电压指令信号e*和反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo，并产生一第二电压指令信号e’；所述脉宽调制单元用以接收所述第二电压指令信号e’，并产生反映该第二电压指令信号e’的开关信号，藉由该开关信号对逆变器单元中的开关器件进行控制。
31.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，所述控制装置还包括一电压控制模组、一脉宽调制单元和一信号叠加单元；
其中所述电压控制模组用以接收所述电压指令信号e*和反映逆变器单元输出电压的反馈信号vo，并产生一第二电压指令信号e’；所述信号叠加单元用以接收所述电压指令信号e*以及所述第二电压指令信号e’，并产生一第三电压指令信号e”；所述脉宽调制单元用以接收所述第三电压指令信号e”，并产生反映该第三电压指令信号e”的开关信号，藉由该开关信号对逆变器单元中的开关器件进行控制。
32.如权利要求13所述的控制装置，其特征在于，该控制装置适用于三相逆变***或单相逆变***。
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US14/925,969 US9634575B2 (en) 2014-11-06 2015-10-28 Control method and control device for inverter system
JP2015214718A JP6143826B2 (ja) 2014-11-06 2015-10-30 インバータシステムに用いられる制御方法及び制御装置
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Families Citing this family (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105634310B (zh) * 2014-11-06 2018-09-04 台达电子工业股份有限公司 控制信号产生***及其逆变器控制装置与相关控制电路
US10809678B2 (en) * 2015-03-16 2020-10-20 Board Of Regents, The University Of Texas System System and method for distributed control of an electrical network
CN106291107B (zh) * 2015-05-26 2019-08-23 台达电子工业股份有限公司 逆变器的输出阻抗角检测装置及检测方法
CN105790307B (zh) * 2016-04-21 2019-04-12 许继集团有限公司 一种基于下垂控制的逆变器控制方法及***
KR102522118B1 (ko) * 2016-10-24 2023-04-17 한국전기연구원 스마트 분산전원의 전압-무효전력 및 주파수-유효전력 제어 곡선 설정 방법, 그 방법을 수행하는 장치 및 컴퓨터 프로그램
JP6764338B2 (ja) * 2016-12-27 2020-09-30 川崎重工業株式会社 電源システム
IT201600131878A1 (it) * 2016-12-28 2018-06-28 Electro Power Systems Mfg S R L Sistema di controllo di microreti di produzione e distribuzione di energia elettrica proveniente da più fonti di produzione di tipo diverso, e relativo metodo di controllo
WO2018150681A1 (ja) * 2017-02-14 2018-08-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、電力変換システム
WO2018150680A1 (ja) * 2017-02-14 2018-08-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 電力変換装置、電力変換システム
CN109698514B (zh) * 2017-10-24 2022-07-22 南京南瑞继保电气有限公司 一种换流器控制方法及装置
CN107887928B (zh) * 2017-11-27 2021-03-26 广州智光电气股份有限公司 一种储能***的控制方法和装置
CN108258735A (zh) * 2018-03-21 2018-07-06 广东电网有限责任公司电力科学研究院 一种在虚拟同步机中引入虚拟阻抗的仿真控制方法及***
CN110544956B (zh) * 2018-05-29 2023-07-14 特变电工新疆新能源股份有限公司 一种抑制并网点电压畸变的控制方法
CN109560717A (zh) * 2018-12-12 2019-04-02 苏州汇川技术有限公司 变频电源并联***的控制方法、主控单元、存储介质及***
WO2020152813A1 (ja) 2019-01-24 2020-07-30 株式会社日立産機システム 電力変換システム
CN111082433B (zh) * 2019-12-04 2022-09-27 中国电力科学研究院有限公司 一种电压扰动下的逆变器无功电流优先分配方法及***
CN111064233B (zh) * 2019-12-04 2022-10-04 中国电力科学研究院有限公司 一种逆变器有功无功电流比例分配方法及***
CN112260565A (zh) * 2020-09-28 2021-01-22 深圳和而泰智能控制股份有限公司 逆变器并行控制方法、装置、计算机设备及存储介质
KR102672482B1 (ko) * 2020-10-30 2024-06-05 한국전력공사 마이크로그리드 분산전원의 동기화 시스템 및 방법
CN113178893B (zh) * 2021-05-26 2022-11-29 华北电力大学 基于虚拟同步发电机控制的逆变器并联软启动方法及***
CN113394828B (zh) * 2021-06-29 2022-08-05 武汉理工大学 一种基于电压二次调节的改进vsg并联控制方法
CN113472191B (zh) * 2021-07-01 2022-09-27 浙江国研智能电气有限公司 一种任意功率因数的软开关逆变器控制方法及***
JP7126631B1 (ja) * 2021-10-07 2022-08-26 三菱電機株式会社 電力変換装置及び制御装置
CN114243804B (zh) * 2021-12-22 2024-04-09 国网河北省电力有限公司经济技术研究院 一种微电网分布式电源电压分散协调控制方法及装置
CN114337227B (zh) * 2022-01-06 2023-09-05 深圳市斯康达电子有限公司 一种逆变器并联环流的抑制方法及装置
CN114928104A (zh) * 2022-06-01 2022-08-19 上海海事大学 单相逆变器并联控制装置和控制方法
CN115967113B (zh) * 2022-12-28 2024-06-18 南京南瑞继保电气有限公司 一种适用于构网型设备的快速功率控制方法与***

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006059199B3 (de) * 2006-12-13 2008-04-17 Howaldtswerke-Deutsche Werft Gmbh Unterseeboot
CN102299645A (zh) * 2011-09-07 2011-12-28 北京交通大学 逆变器控制方法
CN102457187A (zh) * 2010-10-26 2012-05-16 台达电子工业股份有限公司 电流检测装置及其方法与电流检测信号比较装置及其方法
CN103545810A (zh) * 2013-11-12 2014-01-29 国家电网公司 基于小信号稳定分析的微电网逆变器下垂自动控制方法
CN104135033A (zh) * 2014-08-25 2014-11-05 哈尔滨工业大学 新型光伏并网逆变器电压型控制方法

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2679411B2 (ja) * 1990-12-19 1997-11-19 三菱電機株式会社 交流出力変換器の並列運転制御装置
US5642275A (en) * 1995-09-14 1997-06-24 Lockheed Martin Energy System, Inc. Multilevel cascade voltage source inverter with seperate DC sources
US6545887B2 (en) * 1999-08-06 2003-04-08 The Regents Of The University Of California Unified constant-frequency integration control of three-phase power factor corrected rectifiers, active power filters and grid-connected inverters
TW548886B (en) * 2001-10-16 2003-08-21 Know Entpr Co Ltd U Three-phase shunt type active power filter capable of operating in parallel
US6850425B2 (en) * 2003-01-10 2005-02-01 Delta Electronics, Inc. Parallel inverter system based on tracking of system power reference
CN100355176C (zh) 2003-07-30 2007-12-12 飞瑞股份有限公司 无线并联控制方法及***
JP4396926B2 (ja) * 2004-02-12 2010-01-13 東芝三菱電機産業システム株式会社 電力変換装置
TWI286413B (en) * 2005-05-27 2007-09-01 Delta Electronics Inc Parallel inverters and controlling method thereof
JP4713996B2 (ja) * 2005-10-27 2011-06-29 株式会社東芝 自立運転制御装置および制御方法
JP5508796B2 (ja) * 2009-09-18 2014-06-04 東京瓦斯株式会社 電源システム制御方法及び電源システム制御装置
US8334618B2 (en) * 2009-11-13 2012-12-18 Eaton Corporation Method and area electric power system detecting islanding by employing controlled reactive power injection by a number of inverters
CN102684226A (zh) * 2012-05-30 2012-09-19 大连美恒电气有限公司 一种可自并联向电网回馈电能的节能装置和方法
CN103138290B (zh) * 2013-02-19 2014-12-03 广西电网公司 对等模式下基于改进相位控制的微网无缝切换控制方法
US9755430B2 (en) * 2013-04-11 2017-09-05 Solantro Semiconductor Corp. Virtual inverter for power generation units

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006059199B3 (de) * 2006-12-13 2008-04-17 Howaldtswerke-Deutsche Werft Gmbh Unterseeboot
CN102457187A (zh) * 2010-10-26 2012-05-16 台达电子工业股份有限公司 电流检测装置及其方法与电流检测信号比较装置及其方法
CN102299645A (zh) * 2011-09-07 2011-12-28 北京交通大学 逆变器控制方法
CN103545810A (zh) * 2013-11-12 2014-01-29 国家电网公司 基于小信号稳定分析的微电网逆变器下垂自动控制方法
CN104135033A (zh) * 2014-08-25 2014-11-05 哈尔滨工业大学 新型光伏并网逆变器电压型控制方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A central control strategy of parallel inverters in AC microgrid;GANG YAO et al;《IECON 2013-39TH ANNUAL CONFERENCE OF THE IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY,IEEE》;20131110;7112-7117 *
A novel droop control strategy to share power equally and limit voltage deviation;Ting Liu et al;《8th International Conference on Power Electronics-ECCE Asia，IEEE》;20110530;1520-1526 *
Stability analysis and design of droop control method in dq frame for connection in parallel of distributed energy resources;ESTEFANIA PLANAS et al;《IECON 2012-38TH ANNUAL CONFERENCE ON IEEE INDUSTRIAL ELECTRONICS SOCIETY,IEEE》;20121025;5683-5688 *

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