一种低电压微电网多逆变器并联功率均分控制方法

摘要

一种低电压微电网多逆变器并联功率均分控制方法，采用馈线电流与虚拟复阻抗相乘得到基波虚拟阻抗电压的方法，设计各逆变器输出阻抗呈电阻性，与低电压微电网馈线的电气参数特征相适应，进而采用电阻性等效输出阻抗条件下的功率下垂控制方法计算并合成下垂控制输出参考电压；提取下垂控制输出参考电压的相位角，代替公共母线电压相位角进行dq/αβ坐标变换，避免公共母线电压相位角由集中控制器经低带宽通信传送至本地控制器引起延时和失真。应用本发明于带非线性负载、各逆变器馈线阻抗不相同及额定容量不一致等条件下的低电压微电网多逆变器并联功率均分控制系统中，能够实现逆变器输出功率均分控制，且各逆变器间的环流得到有效抑制。

主权项

一种低电压微电网多逆变器并联功率均分控制方法，其特征在于，该方法适用于低电压微电网多逆变器并联功率均分控制系统，所述低电压微电网多逆变器并联功率均分控制系统包括若干并联的逆变器、公共母线、线性和非线性负载、集中控制器；所述逆变器的主电路包括顺次连接的直流稳压电源、H桥逆变电路、LC滤波电路、馈线，所述H桥逆变电路设有S₁‑S₄四个功率开关管，所述逆变器还包括驱动及保护电路、本地控制器；若干个并联的逆变器通过所述馈线连接至公共母线，所述公共母线上接有线性和非线性负载，所述公共母线上还设有集中控制器；所述集中控制器对公共母线电压进行采样处理和计算，所述集中控制器的输出通过低带宽通信传送至各并联逆变器的本地控制器中，所述本地控制器输出信号通过所述驱动及保护电路，驱动所述H桥逆变电路S₁‑S₄四个功率开关管的开通与关断；具体步骤包括：(1)在每个采样周期的起始点，所述本地控制器对滤波电容电压u_c、滤波电感电流i_L、馈线电流i_line分别进行采样与处理；所述集中控制器对公共母线电压u_pcc进行采样、处理与计算，得到dq坐标系下公共母线电压h次谐波分量的d坐标分量u_{pcch_d}和dq坐标系下公共母线电压h次谐波分量的q坐标分量u_{pcch_q}；(2)将滤波电容电压u_c与馈线电流i_line相乘得瞬时有功功率p，将滤波电容电压u_c移相90°后与馈线电流i_line相乘得到虚拟瞬时无功功率q；(3)瞬时有功功率p通过数字低通滤波得到逆变器有功功率平均值P，虚拟瞬时无功功率q经数字带通滤波得到逆变器无功功率平均值Q；(4)根据电阻性等效输出阻抗条件下的功率下垂控制方法，分别由逆变器有功功率平均值P和逆变器无功功率平均值Q计算得到参考电压幅值E和参考电压角频率ω；(5)由参考电压角频率ω和参考电压幅值E合成下垂控制输出参考电压u_{droop_α}；(6)对下垂控制输出参考电压u_{droop_α}延时四分之一工频周期，得下垂控制输出参考电压u_{droop_α}的共轭值u_{droop_β}，对下垂控制输出参考电压u_{droop_α}和下垂控制输出参考电压u_{droop_α}的共轭值u_{droop_β}进行PLL锁相，得到下垂控制输出参考电压相位角θ_droop；(7)所述集中控制器通过低带宽通信，将dq坐标系下公共母线电压h次谐波分量的d坐标分量u_{pcch_d}和dq坐标系下公共母线电压h次谐波分量的q坐标分量u_{pcch_q}传送至本地控制器；本地控制器参考hθ_droop，对dq坐标系下公共母线电压h次谐波分量的d坐标分量u_{pcch_d}和dq坐标系下公共母线电压h次谐波分量的q坐标分量u_{pcch_q}进行dq/αβ坐标变换，得到αβ坐标系下公共母线电压u_pcc的h次谐波分量u_{pcch_α}以及αβ坐标系下公共母线电压u_pcc的h次谐波分量u_{pcch_α}的共轭值u_{pcch_β}；其中，dq/αβ坐标变换是指将相关电气量由dq坐标系变换至αβ坐标系；(8)αβ坐标系下公共母线电压u_pcc的h次谐波分量u_{pcch_α}、αβ坐标系下公共母线电压u_pcc的h次谐波分量u_{pcch_α}的共轭值u_{pcch_β}与h次谐波反馈系数G_h运算，得到h次谐波虚拟阻抗电压u_vh；(9)馈线电流i_line乘以虚拟复阻抗Z_vf，得到基波虚拟阻抗电压u_vf；(10)下垂控制输出参考电压u_{droop_α}减去基波虚拟阻抗电压u_vf和滤波电容电压u_c，得到的差值通过第一准比例谐振控制进行电压调节；h次谐波虚拟阻抗电压u_vh加上滤波电容电压u_c，得到的和值通过第二准比例谐振控制进行电压调节；(11)第一准比例谐振控制的输出减去第二准比例谐振控制的输出，得到的差值为参考电流i_ref；(12)参考电流i_ref减去滤波电感电流i_L，得到的差值再乘以电流增益K_I，得到调制信号i_r；(13)调制信号i_r通过驱动及保护电路，驱动H桥逆变电路S₁‑S₄四个功率开关管的通断。