專利名稱：三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法，尤其是涉及一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有的并網(wǎng)逆變器中，特別是一些大功率的帶工頻隔離變壓器的的并網(wǎng)逆變器，需要一種并網(wǎng)控制方法，并網(wǎng)控制的作用是對逆變器進(jìn)行一定控制，實(shí)現(xiàn)逆變器自動投入電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，以達(dá)到逆變器將各種直流電能逆變成交流電能并安全可靠的饋入交流電網(wǎng)的目的。
目前比較常見的大功率帶隔離變壓器逆變器的并網(wǎng)控制方法是先將逆變器工作在電壓源模式，當(dāng)逆變器輸出側(cè)的電壓頻率、幅值與相位均與電網(wǎng)同步時，控制并網(wǎng)接觸器吸合，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)然后再將逆變器切換到電流控制方式工作于類似恒流源模式并網(wǎng)發(fā)電。這種并網(wǎng)控制方式帶來幾個問題一是由于逆變器在并網(wǎng)之前工作在電壓源模式，這就要求在并網(wǎng)接觸器兩側(cè)分別安裝電壓傳感器，加之調(diào)理電路無疑增加了逆變器的硬件成本；二是并網(wǎng)逆變器要有電壓控制與電流控制兩套控制算法，增加了逆變器軟件設(shè)計的復(fù)雜性； 三是并網(wǎng)逆變器在并網(wǎng)之前將有一段時間工作于空載電壓源模式，大功率隔離變壓器的自損耗將浪費(fèi)大量電能。
為了解決這些問題，發(fā)明了一種帶工頻隔離變壓器的并網(wǎng)逆變器并網(wǎng)控制方法， 即在硬件上無需額外增加電壓傳感器，軟件算法控制逆變器一直都工作在電流控制方式下，并且變壓器一旦投入工作即并網(wǎng)發(fā)電，無額外空載損耗。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明主要是解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的技術(shù)問題；提供了一種在硬件上無需額外增加電壓傳感器，軟件算法控制逆變器一直都工作在電流控制方式下，并且變壓器一旦投入工作即并網(wǎng)發(fā)電，無額外空載損耗的一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法。
本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法，包括以下步驟 步驟1，先將電網(wǎng)電壓的線電壓Uac和u。b分別送入信號調(diào)理電路進(jìn)行檢測； 步驟2，將檢測到的信號送入數(shù)字控制電路中的數(shù)字控制器，在數(shù)字控制器中利用數(shù)字控制算法計算得到電網(wǎng)電壓的頻率及相位信息；步驟3，由數(shù)字控制器發(fā)出輔助接觸器K2吸合指令，將變壓器串聯(lián)限流電阻R1、R2、R3 投入電網(wǎng)；步驟4，結(jié)合步驟2中計算得到電網(wǎng)電壓的頻率及相位信息對輸出電流進(jìn)行dq解耦，得到反饋有功及無功電流分量，分別對給定與反饋有功、無功分量的差值進(jìn)行PI并聯(lián)重復(fù)控制的軟件算法后，由數(shù)字控制器形成脈寬調(diào)制信號并將其送入驅(qū)動電路形成驅(qū)動脈沖信號進(jìn)行限幅緩起動；步驟5，同時數(shù)字控制器進(jìn)行精確定時，當(dāng)定時時間滿足并網(wǎng)主接觸器吸合條件時，數(shù)字控制器發(fā)出并網(wǎng)主接觸器Kl吸合指令將輔助起動限流電阻短接；步驟6，最后斷開輔助接觸器K2，從而實(shí)現(xiàn)大功率帶隔離變壓器的逆變器并網(wǎng)。
在上述的一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法，所述步驟 2中，限流電阻Rl、R2、R3的阻值應(yīng)使其壓降Ur滿足Uab/(U,+Uab) =85%，電阻的功率為變壓器額定容量的1%。 3%0。
在上述的一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法，所述步驟 4中，軟件算法應(yīng)使輸出并網(wǎng)電流滿足公式iA <K ^ ee(K— 1)/(K2 * ω L 丄 R - K— R) ，其中iA為變壓器原邊側(cè)A相電流，K為變壓器原副邊匝比，ea為電網(wǎng)A相相電壓，L為逆變器電抗，R為限流電阻。
在上述的一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法，所述步驟 5中，定時時間為500ms 600ms。
因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)1.在硬件上無需額外增加電壓傳感器，軟件算法控制逆變器一直都工作在電流控制方式下，并且變壓器一旦投入工作即并網(wǎng)發(fā)電，無額外空載損耗；2.簡單可靠，并網(wǎng)沖擊電流小，適用范圍廣。


附圖1為本發(fā)明的原理框圖； 附圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖； 附圖3為本發(fā)明的邏輯流程圖。
具體實(shí)施方式
下面通過實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說明。
實(shí)施例步驟1，先將電網(wǎng)電壓的線電壓Uac和u。b分別送入信號調(diào)理電路進(jìn)行檢測； 步驟2，將檢測到的信號送入數(shù)字控制電路中的數(shù)字控制器，在數(shù)字控制器中利用數(shù)字控制算法計算得到電網(wǎng)電壓的頻率及相位信息；數(shù)字控制器根據(jù)瞬時無功理論對Uac及Ucb 的數(shù)字信號進(jìn)行坐標(biāo)變換，得到電壓電壓的瞬時有功及無功分量，同時利用數(shù)字PID調(diào)節(jié)器對電網(wǎng)電壓無功分量進(jìn)行調(diào)節(jié)當(dāng)電網(wǎng)電壓無功分量給定為0時得到的坐標(biāo)變換角度即為指定相電網(wǎng)電壓的相位角；步驟3，由數(shù)字控制器發(fā)出輔助接觸器K2吸合指令，將變壓器串聯(lián)限流電阻R1、R2、R3 投入電網(wǎng)；步驟4，將步驟2中計算得到電網(wǎng)電壓的頻率及相位信息與電流給定幅值進(jìn)行疊加后由數(shù)字控制器形成脈寬調(diào)制信號并將其送入驅(qū)動電路形成驅(qū)動脈沖信號進(jìn)行限幅緩起動；步驟5，同時數(shù)字控制器電流環(huán)開始工作，進(jìn)行精確定時，當(dāng)定時時間滿足并網(wǎng)主接觸器吸合條件時，數(shù)字控制器發(fā)出并網(wǎng)主接觸器Kl吸合指令將輔助起動限流電阻短接；數(shù)字控制器對電流反饋量進(jìn)行dq解耦控制，從而實(shí)現(xiàn)對逆變器輸出的有功及無功分量進(jìn)行分別控制，由于電流環(huán)剛開始工作時，電流初始值為0而電網(wǎng)為容量無窮大的電壓源，阻抗非常小，因此在逆變器使能脈沖過程中將產(chǎn)生一個大的過電流，嚴(yán)重時將造成功率器件的損壞。大功率變壓器投入電網(wǎng)時由于大的勵磁涌流可能會使得上一級的配電開關(guān)跳閘，因此一般采用串阻限流分段投入運(yùn)行。注意到在大功率變壓器投入電網(wǎng)過程中串聯(lián)的功率電阻使得輸出回路的阻抗變高，這對于脈沖使能時刻的電流抑制是有利的；步驟6，最后斷開輔助接觸器K2，從而實(shí)現(xiàn)大功率帶隔離變壓器的逆變器并網(wǎng)。
本發(fā)明正是利用變壓器投入過程中串電阻時刻來使能PWM脈沖，但是為了保護(hù)變壓器及功率電阻此時刻的電流大小以及電阻切出時間有著嚴(yán)格的要求。PWM脈沖使能后數(shù)字控制器便進(jìn)行精確定時，當(dāng)定時時間滿足并網(wǎng)主接觸器吸合條件時，數(shù)字控制器發(fā)出并網(wǎng)主接觸器Kl吸合指令將輔助起動限流電阻短接，最后斷開輔助接觸器，從而實(shí)現(xiàn)大功率帶隔離變壓器的逆變器并網(wǎng)運(yùn)行。
本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
權(quán)利要求
1.一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟1，先將電網(wǎng)電壓的線電壓Uac和u。b分別送入信號調(diào)理電路進(jìn)行檢測；步驟2，將檢測到的信號送入數(shù)字控制電路中的數(shù)字控制器，在數(shù)字控制器中利用數(shù)字控制算法計算得到電網(wǎng)電壓的頻率及相位信息；步驟3，由數(shù)字控制器發(fā)出輔助接觸器K2吸合指令，將變壓器串聯(lián)限流電阻R1、R2、R3 投入電網(wǎng)；步驟4，結(jié)合步驟2中計算得到電網(wǎng)電壓的頻率及相位信息對輸出電流進(jìn)行dq解耦，得到反饋有功及無功電流分量，分別對給定與反饋的有功、無功分量的差值進(jìn)行PI并聯(lián)重復(fù)控制的軟件算法后，由數(shù)字控制器形成脈寬調(diào)制信號并將其送入驅(qū)動電路形成驅(qū)動脈沖信號進(jìn)行限幅緩起動；步驟5，同時數(shù)字控制器進(jìn)行精確定時，當(dāng)定時時間滿足并網(wǎng)主接觸器吸合條件時，數(shù)字控制器發(fā)出并網(wǎng)主接觸器Kl吸合指令將輔助起動限流電阻短接；步驟6，最后斷開輔助接觸器K2，從而實(shí)現(xiàn)大功率帶隔離變壓器的逆變器并網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法，其特征在于，所述步驟2中，限流電阻Rl、R2、R3的阻值應(yīng)使其壓降Ur滿足Uab/ (Ur+Uab)=85%,電阻的功率為變壓器額定容量的1%。 3%0。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法，其特征在于，所述步驟4中，軟件算法應(yīng)使輸出并網(wǎng)電流滿足公式iA < K * ea(K — 1)/(K2丄 R*. K — R) ，其中iA為變壓器原邊側(cè)A相電流，K為變壓器原副邊匝比，ea為電網(wǎng)A相相電壓，L為逆變器電抗，R為限流電阻。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法，其特征在于，所述步驟5中，定時時間為500ms 600ms。
全文摘要
本發(fā)明涉及三相大功率帶工頻隔離變壓器的逆變器進(jìn)行并網(wǎng)的方法。本發(fā)明是利用在限流投入變壓器過程中輸出并網(wǎng)回路的高阻抗特性來進(jìn)行PWM脈沖使能，實(shí)行限幅緩啟動，由于輸出回路串聯(lián)的電阻限制了逆變器輸出的電流大小，從而保證逆變橋在較小的電流狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行。本發(fā)明適用于使用大功率變壓器接入電網(wǎng)的三相并網(wǎng)逆變器，該并網(wǎng)控制方法簡單可靠，并網(wǎng)沖擊電流小，適用范圍廣。
文檔編號H02J3/38GK102522778SQ20121000318
公開日2012年6月27日 申請日期2012年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月7日
發(fā)明者余峰, 張鵬, 梁星星, 汪洋, 陳世昌 申請人:中國船舶重工集團(tuán)公司第七一二研究所