本發(fā)明涉及一種微網(wǎng)用分布式電源變流器，尤其涉及一種微網(wǎng)用分布式電源變流器控制方法。

背景技術(shù)：

不同于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)“大機(jī)組，大電廠和大電網(wǎng)”的集中供電思想，分布式電源規(guī)模小靈活性高，可以實(shí)現(xiàn)對負(fù)荷的就近安裝，并直接應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)。分布式供電可對集中供電做出有力的補(bǔ)充：對于偏遠(yuǎn)地區(qū)用戶，分布式電源的就近安裝可以大大縮短輸電距離，減小輸電損失；而對于一些對供電質(zhì)量要求較高的用戶，分布式電源可以在電網(wǎng)故障或斷電時(shí)，為其提供離網(wǎng)下的穩(wěn)定供電，從而大大提高供電穩(wěn)定性。

作為分布式電源的重要組成部分和未來發(fā)展方向，必須使用電力電子裝置作為輸出功率變換單元的一次能源（如蓄電池、光伏、風(fēng)力發(fā)電等）在微網(wǎng)用分布式電源中所占的比率越來越高。與傳統(tǒng)的并網(wǎng)變流器控制策略相比，微網(wǎng)用分布式電源變流器的控制策略明顯復(fù)雜：傳統(tǒng)的并網(wǎng)變流器具有電流源的輸出特性，只負(fù)責(zé)在電網(wǎng)正常的情況下，向電網(wǎng)提供功率；而微網(wǎng)用變流器不但要在并網(wǎng)狀態(tài)下為電網(wǎng)提供功率，還要在離網(wǎng)狀態(tài)下為微網(wǎng)內(nèi)負(fù)荷提供穩(wěn)定的電壓和頻率支撐，因此微網(wǎng)用分布式電源變流器應(yīng)當(dāng)具有電壓源的輸出特性。

微網(wǎng)用分布式電源在應(yīng)用的過程中，經(jīng)常需要多臺電源并聯(lián)運(yùn)行，共同分擔(dān)負(fù)荷，共同穩(wěn)定微網(wǎng)系統(tǒng)電壓和頻率。為實(shí)現(xiàn)分布式電源無互聯(lián)信號線情況下的并聯(lián)穩(wěn)定運(yùn)行，在微網(wǎng)用分布式電源變流器具有電壓源輸出特性的基礎(chǔ)上，將傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中發(fā)電機(jī)的電壓和頻率下垂特性引入變流器的功率控制特性中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服微電網(wǎng)中多臺電源并聯(lián)運(yùn)行的難題，本發(fā)明提出一種微網(wǎng)用分布式電源變流器控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明提出了一種新的基于下垂特性（有功功率-頻率下垂特性和無功功率-電壓下垂特性）的微網(wǎng)用分布式電源變流器控制方法，實(shí)現(xiàn)了多臺并聯(lián)運(yùn)行的變流器從并網(wǎng)到離網(wǎng)狀態(tài)的無縫切換。

一種微網(wǎng)用分布式電源變流器控制方法，包括有功功率-頻率下垂特性控制、無功功率-幅值下垂特性控制和并離網(wǎng)無縫切換控制三個(gè)部分。

所述有功功率-頻率下垂特性控制通過調(diào)節(jié)電壓的相角來間接控制功角，從而實(shí)現(xiàn)對變流器輸出有功功率的控制。

所述無功功率-幅值下垂特性控制通過調(diào)節(jié)電壓相量的幅值來控制變流器輸出的無功功率。

所述并離網(wǎng)無縫切換控制時(shí)，微網(wǎng)控制系統(tǒng)對系統(tǒng)內(nèi)多臺并聯(lián)的微網(wǎng)用變流器進(jìn)行協(xié)調(diào)控制和能量調(diào)度。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出了一種微網(wǎng)用分布式電源變流器控制方法，使得微網(wǎng)用變流器具有電壓源的輸出特性，同時(shí)具有無互聯(lián)信號線并聯(lián)下的負(fù)荷自動分配功能，從而有利于實(shí)現(xiàn)變流器“即插即用”功能。并且能夠?qū)崿F(xiàn)微網(wǎng)用變流器對微網(wǎng)系統(tǒng)電壓頻率和幅值的主動調(diào)節(jié)功能，從而實(shí)現(xiàn)了微網(wǎng)用變流器從離網(wǎng)狀態(tài)到并網(wǎng)狀態(tài)的不停機(jī)切換。

附圖說明

圖1微網(wǎng)用分布式電源變流器主電路。

圖2微網(wǎng)用分布式電源變流器控制框圖。

圖3微網(wǎng)系統(tǒng)換控制框圖。

具體實(shí)施方案

圖1中，由于分布式電源的一次能源種類繁多，為簡化討論，將一次能源等效為理想直流電壓源，即任意時(shí)刻恒定不變。為保證變流器在離網(wǎng)運(yùn)行時(shí)，能夠?yàn)槲⒕W(wǎng)內(nèi)部負(fù)荷提供電能質(zhì)量符合要求的交流電壓，變流器利用變壓器漏感組成LCL濾波電路，同時(shí)利用變壓器實(shí)現(xiàn)電氣隔離和三相四線制供電。變流器的控制單元利用電壓傳感器和電流傳感器，實(shí)時(shí)采集三相微網(wǎng)交流母線電壓和變流器輸出電流。將微網(wǎng)交流母線電壓等效為電壓，變流器輸出電流等效為電流。忽略諧波成分，將變流器半導(dǎo)體功率組件輸出的三相PWM脈沖電壓等效為電壓。

變流器可以實(shí)時(shí)檢測微網(wǎng)交流母線電壓，并利用PWM脈沖控制半導(dǎo)體功率組件輸出的電壓。因此，變流器輸出的有功功率正比于功角，通過調(diào)節(jié)電壓的相角，使之相對于的相角差變化，變流器就可以實(shí)現(xiàn)對其輸出有功功率的控制。同理，變流器輸出的無功功率正比于兩個(gè)電壓的幅值差，因此變流器可以通過調(diào)節(jié)電壓相對于交流母線電壓的幅值差來控制變流器輸出的無功功率。

圖2中，根據(jù)變壓器的繞線方式，變流器將采集到的微網(wǎng)交流母線電壓、轉(zhuǎn)化為變壓器三角形側(cè)三相電壓。鎖相環(huán)PLL利用計(jì)算得到其合成電壓矢量的頻率和相角。為加強(qiáng)變流器對半導(dǎo)體功率組件的過電流保護(hù)能力，電流傳感器與交流濾波電感LF串聯(lián)。在忽略濾波電容CF中電流的情況下，檢測電流、即為變流器輸出電流。功率計(jì)算單元利用同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下變流器輸出電流和變流器輸出端電壓計(jì)算得到變流器輸出功率。

有功功率-頻率下垂特性控制利用一次調(diào)頻，微網(wǎng)用變流器可以根據(jù)本地信息：變流器接入點(diǎn)微網(wǎng)交流母線電壓角頻率，自動判斷其輸出有功功率大小。變流器輸出的有功功率正比于功角，變流器可以通過調(diào)節(jié)電壓的相角來間接控制功角，從而實(shí)現(xiàn)對變流器輸出有功功率的控制。

無功功率-幅值下垂特性控制利用一次調(diào)壓，微網(wǎng)用變流器可以根據(jù)本地信息：變流器接入點(diǎn)微網(wǎng)交流母線電壓的幅值，自動判斷其輸出無功功率大小。變流器輸出的無功功率正比于幅值差，因此變流器可以通過調(diào)節(jié)電壓相量的幅值來控制變流器輸出的無功功率。

圖3中，利用電壓傳感器，微網(wǎng)控制系統(tǒng)能夠同時(shí)檢測公共電網(wǎng)電壓和微網(wǎng)交流母線電壓，并通過鎖相環(huán)PLL計(jì)算得到公共電網(wǎng)電壓的角頻率相角以及微網(wǎng)交流母線電壓的角頻率和相角。最終計(jì)算得到公共電網(wǎng)電壓和微網(wǎng)交流母線電壓。