一種孤島微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)功率均分控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種孤島微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)功率均分控制方法，屬于分布式發(fā)電及 智能電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 為了解決分布式電源接入電網(wǎng)的技術(shù)難題，電力系統(tǒng)相關(guān)學(xué)者們提出了微電網(wǎng)的 概念。微電網(wǎng)是由分布式微源、能量轉(zhuǎn)換裝置及本地負(fù)載通過(guò)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)組成，能夠?qū)崿F(xiàn)自我 控制、保護(hù)和管理的局部發(fā)電系統(tǒng)。在微電網(wǎng)中，大多數(shù)分布式微源均通過(guò)逆變器接口接入 交流母線，從而形成了一種多逆變器并聯(lián)運(yùn)行環(huán)境。
[0003] 由于交流母線上的本地負(fù)載多種多樣，其中不可避免地有非線性負(fù)載存在，該樣 就給微電網(wǎng)中的逆變器控制帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)：除了考慮基波功率的合理分配W外，還需要有 效避免諧波功率對(duì)逆變器運(yùn)行的影響；另外，各個(gè)并聯(lián)逆變器均通過(guò)饋線接入交流母線，由 于各逆變器位置不一，饋線長(zhǎng)度各異，進(jìn)而導(dǎo)致饋線的電氣參數(shù)各不相同。除此之外，各個(gè) 并聯(lián)逆變器的額定容量未必一致，按照它們各自的額定容量分配功率，至今仍是孤島微電 網(wǎng)多逆變器運(yùn)行該一領(lǐng)域研究的難點(diǎn)。
[0004] 在現(xiàn)有技術(shù)中與本發(fā)明申請(qǐng)相關(guān)的內(nèi)容主要有W下幾篇文獻(xiàn)：
[0005] 文獻(xiàn)一為2014年6月發(fā)表在《電工技術(shù)學(xué)報(bào)》第29卷第6期上的《并聯(lián)逆變器輸 出阻抗分析及電壓控制策略》一文。該文在分析低電壓微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)控制策略時(shí)，提 出了一種基于虛擬復(fù)阻抗的電壓控制策略，引入的虛擬復(fù)阻抗中同時(shí)包含有虛擬電阻和虛 擬感抗；虛擬電阻使得逆變器輸出阻抗中電阻分量增大；虛擬感抗呈負(fù)值、降低逆變器輸 出阻抗中的電感分量。最終使逆變器等效輸出阻抗呈現(xiàn)純電阻性特性，并在低電壓微電網(wǎng) 帶純電阻性負(fù)載實(shí)驗(yàn)中取得較好的實(shí)驗(yàn)效果。然而，該文實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證部分應(yīng)用的是純電阻性 負(fù)載，而且兩臺(tái)并聯(lián)逆變器的額定容量相同，故該文提出的控制方法是否能夠有效應(yīng)對(duì)實(shí) 際相對(duì)復(fù)雜的孤島微電網(wǎng)多逆變器運(yùn)行環(huán)境，有待進(jìn)一步研究和驗(yàn)證。
[0006] 文獻(xiàn)二為2013年11月發(fā)表在《電網(wǎng)技術(shù)》第37卷第11期上的《基于分頻虛擬電 阻的多逆變器并聯(lián)控制策略》一文。該文針對(duì)低電壓微電網(wǎng)帶非線性負(fù)載的多逆變器并聯(lián) 系統(tǒng)，提出了一種分頻虛擬電阻的多逆變器并聯(lián)控制策略。對(duì)每個(gè)逆變器的輸出電流采用 帶通濾波器進(jìn)行分頻，得到各次諧波電流；通過(guò)將各次虛擬電阻分別引入到逆變器輸出的 各次諧波電流反饋環(huán)中，得到各次指令諧波電壓，從而對(duì)電壓控制環(huán)進(jìn)行修正。然而，該文 未對(duì)額定容量不一致的各逆變器功率均分控制進(jìn)行研究，此外，相較于文獻(xiàn)一中所述虛擬 復(fù)阻抗而言，文中所述分頻虛擬電阻增大了逆變器輸出阻抗中的電阻分量，但對(duì)于逆變器 輸出阻抗中電感性分量不能夠改變，故可W對(duì)其進(jìn)一步研究和改進(jìn)。
[0007] 中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102437589B公開(kāi)了一種單相太陽(yáng)能發(fā)電多逆變器并聯(lián)功率均分 控制方法。該專(zhuān)利將PID控制方法與無(wú)差拍控制方法結(jié)合使用。但是，該專(zhuān)利未考慮諧波 功率、饋線阻抗不一致、逆變器額定容量不一致等實(shí)際條件下的多種復(fù)雜因素對(duì)逆變器功 率均分控制的影響。
[000引中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN102842921B公開(kāi)了一種魯椿功率下垂控制的微電網(wǎng)多逆變器并 聯(lián)電壓控制方法。針對(duì)微電網(wǎng)中的每臺(tái)逆變器，采用魯椿功率下垂控制器計(jì)算并合成逆變 器輸出參考電壓；通過(guò)引入含電阻分量和感抗分量的虛擬復(fù)阻抗，使得逆變器輸出阻抗在 工頻條件下呈純阻性。然而，該專(zhuān)利所設(shè)及方法雖可應(yīng)用于線性負(fù)載條件下的多逆變器并 聯(lián)控制系統(tǒng)，但應(yīng)用于含有非線性負(fù)載、逆變器額定容量不一致等條件下的孤島微電網(wǎng)多 逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)時(shí)，應(yīng)作進(jìn)一步研究和改進(jìn)。
[0009] 中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)CN103227581B公開(kāi)了一種諧波下垂控制的逆變器并聯(lián)諧波環(huán)流抑 制方法，包括諧波下垂控制、功率下垂控制及電壓控制。諧波下垂控制通過(guò)快速傅里葉FFT 變換分頻檢測(cè)特征次諧波功率，根據(jù)諧波下垂特性，計(jì)算出逆變器輸出的特征次諧波參考 電壓；功率下垂控制計(jì)算出基波參考電壓；兩者合成作為逆變器輸出參考電壓。然而，該專(zhuān) 利需要對(duì)瞬時(shí)有功功率和瞬時(shí)無(wú)功功率進(jìn)行快速傅里葉變換FFT，分頻檢測(cè)出各特征次諧 波功率，然后再對(duì)各特征次諧波分別計(jì)算并合成諧波參考電壓，該樣具體實(shí)施過(guò)程過(guò)于復(fù) 雜，程序計(jì)算量比較大，可能會(huì)影響系統(tǒng)的快速響應(yīng)速度。
[0010] 綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)中并未較好地解決低電壓微電網(wǎng)中存在的諧波功率、饋線阻 抗不一致、逆變器額定容量不一致等實(shí)際復(fù)雜因素時(shí)逆變器功率均分控制該一技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明公開(kāi)了一種孤島微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)功率均分控制 方法。
[0012] 本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
[0013] 一種孤島微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)功率均分控制方法，該方法適用于孤島微電網(wǎng)多逆 變器并聯(lián)功率均分控制系統(tǒng)，所述孤島微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)功率均分控制系統(tǒng)包括若干并 聯(lián)的逆變器、公共母線、線性和非線性負(fù)載、集中控制器；所述逆變器的主電路包括順次連 接的直流穩(wěn)壓電源、H橋逆變電路、LC濾波電路、饋線，所述H橋逆變電路設(shè)有S1-S4四個(gè)功 率開(kāi)關(guān)管，所述逆變器還包括驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路、本地控制器；若干個(gè)并聯(lián)的逆變器通過(guò)所述 饋線連接至公共母線，所述公共母線上接有線性和非線性負(fù)載，所述公共母線上還設(shè)有集 中控制器；
[0014] 所述集中控制器對(duì)公共母線電壓進(jìn)行采樣處理和計(jì)算，所述集中控制器的輸出通 過(guò)低帶寬通信傳送至各并聯(lián)逆變器的本地控制器中，所述本地控制器輸出信號(hào)通過(guò)所述驅(qū) 動(dòng)及保護(hù)電路，驅(qū)動(dòng)所述H橋逆變電路S1-S4四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷；具體步驟包 括：
[0015] (1)在每個(gè)采樣周期的起始點(diǎn)，本地控制器對(duì)濾波電容電壓U。。、濾波電感電流 。、饋線電流。分別進(jìn)行采樣與處理；集中控制器對(duì)公共母線電壓Up。。進(jìn)行采樣、處 理與計(jì)算，得到dq坐標(biāo)系下公共母線電壓h次諧波分量的d坐標(biāo)分量值Uptdd和q坐標(biāo)分 ^寺直?？?；化_。；
[0016] (2)利用滑窗離散傅里葉變換SDFT提取濾波電容電壓U。。的基波分量U。,。，利用 滑窗離散傅里葉變換SDFT提取饋線電流iii。。。的基波分量iU。。,。;對(duì)U。延時(shí)四分之一 工頻周期，得到濾波電容電壓U。?；ǚ至縐。的共輛值UP，對(duì)iii。。,。延時(shí)四分之一工 頻周期，得到饋線電流?；ǚ至縤 。的共輛值iihe。；
[0017] 做對(duì)濾波電容電壓U。。基波分量Uef。W及Uef。的共輛值Uef日進(jìn)行化L鎖相， 得到濾波電容電壓U。。相位角0。；
[001引 （4)集中控制器通過(guò)低帶寬通信，將dq坐標(biāo)系下公共母線電壓h次諧波分量的d坐標(biāo)分量值iVthj和q坐標(biāo)分量值Uj傳送至本地控制器；本地控制器參考濾波電容電壓 Uc_。相位角0。，對(duì)iVchj和Upeehj進(jìn)行dq/a0坐標(biāo)變換，得到aP坐標(biāo)系下公共母線電 壓Upee的h次諧波分量UW及h次諧波分量U。的共輛值UpEchJ;
[0019] 妨將iVeh_。、Veh_e與h次諧波反饋系數(shù)Gh運(yùn)算，得到h次諧波虛擬阻抗電壓Uvh;
[0020] (6)由濾波電容電壓U。。的基波分量Uef。及Uef。的共輛值UefP、饋線電流iihe 。的基波分量i 。及i。的共輛值iIhWj，通過(guò)功率計(jì)算得到有功功率P和無(wú)功功率 Q;
[0021] (7)由有功功率P和無(wú)功功率Q，通過(guò)下垂控制得到參考電壓角頻率《和參考電 壓幅值E;
[0022] (8)由濾波電容電壓U。。相位角0。、參考電壓角頻率《和參考電壓幅值E合成 下垂控制輸出參考電壓Udt。。。。；
[002引（9)iihef。、iihefP和虛擬基波阻抗運(yùn)算，得到基波虛擬阻抗電壓Uvf;
[0024] (10)下垂控制輸出參考電壓U&。。。。減去基波虛擬阻抗電壓Uyf和濾波電容電壓 U。?；ǚ至縐。,。，得到的差值通過(guò)第一準(zhǔn)比例諧振控制進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)；h次諧波虛擬阻抗 電壓Uyh加上濾波電容電壓U。。，得到的和值通過(guò)第二準(zhǔn)比例諧振控制進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)；
[0025] (11)第一準(zhǔn)比例諧振控制的輸出減去第二準(zhǔn)比例諧振控制的輸出，得到的差值為 參考電流itef;
[0026] (。）參考電流iuf減去濾波電感電流ihv。，得到的差值再乘W電流增益Ki，得到 調(diào)制倍號(hào)if;
[0027] (蝴調(diào)制信號(hào)i述過(guò)驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路，驅(qū)動(dòng)H橋逆變電路S1-S4四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管 的通斷。
[002引根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述步驟（1)中，集中控制器對(duì)公共母線電壓IV。進(jìn)行采樣、 處理與計(jì)算，得到dq坐標(biāo)系下公共母線電壓h次諧波分量的d坐標(biāo)分量值Uptdd和q坐標(biāo) 分量值IVchj，具體步驟包括：
[0029] a、集中控制器通過(guò)滑窗離散傅里葉變換SDFT提取公共母線電壓IV。基波分量 Upcc；La和h次諧波分量U 。，對(duì)Up。巾。延時(shí)四分之一工頻周其月，得到U 。的共輛值Upcc；L e，對(duì)iVth_。延時(shí)四分之一h次諧波頻率周期，得到U 。的共輛值Uptthj;滑窗離散傅里葉 變換SDFT在Z域中的傳遞函數(shù)Hsdpt(z)如式（I)所示：
[0030]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種孤島微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)功率均分控制方法，其特征在于，該方法適用于孤島 微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)功率均分控制系統(tǒng)，所述孤島微電網(wǎng)多逆變器并聯(lián)功率均分控制系統(tǒng) 包括若干并聯(lián)的逆變器、公共母線、線性和非線性負(fù)載、集中控制器；所述逆變器的主電路 包括順次連接的直流穩(wěn)壓電源、H橋逆變電路、LC濾波電路、饋線，所述H橋逆變電路設(shè)有 3144四個(gè)功率開(kāi)關(guān)管，所述逆變器還包括驅(qū)動(dòng)及保護(hù)電路、本地控制器；若干個(gè)并聯(lián)的逆 變器通過(guò)所述饋線連接至公共母線，所述公共母線上接有線性和非線性負(fù)載，所述公共母 線上還設(shè)有集中控制器； 所述集中控制器對(duì)公共母線電壓進(jìn)行采樣處理和計(jì)算，所述集中控制器的輸出通過(guò)