一种具备有源滤波功能的孤岛微电网多逆变器控制系统及其工作方法

摘要

本发明涉及一种具备有源滤波功能的孤岛微电网多逆变器控制系统及其工作方法，控制系统包括若干个并联逆变器、线性和非线性负载，工作方法包括：谐波提取、有源谐波控制、功率下垂控制、电压及电流控制。本发明向负载供能，若微电网公共母线电压和电流的谐波畸变率过大，若干台逆变器启动有源滤波的辅助功能；若微电网公共母线电压和电流的谐波畸变率在合理范围，逆变器切除有源滤波辅助功能；逆变器的有源滤波辅助功能的投入和切除无缝完成；具有有源滤波的功能，降低了孤岛微电网公共母线的谐波电流畸变率和谐波电压畸变率，保证微电网电压的稳定；减少微电网有源滤波设备的备用容量，降低微电网系统的设计成本。

主权项

一种具备有源滤波功能的孤岛微电网多逆变器控制系统的工作方法，所述孤岛微电网多逆变器控制系统包括若干个并联逆变器、线性和非线性负载，若干个并联逆变器连接公共母线，所述公共母线还连接所述线性和非线性负载，若干个并联逆变器、所述线性和非线性负载组成独立微电网；所述逆变器包括主电路、信号处理及DSP控制，所述主电路包括直流稳压电源、H桥逆变电路、LC滤波器、馈线，所述H桥逆变电路包含S₁‑S₄四个功率开关管，所述直流稳压电源、所述H桥逆变电路、所述LC滤波器、所述馈线顺次连接；所述信号处理及DSP控制包括信号调理及A/D转换、谐波提取、有源谐波控制、功率下垂控制、电压及电流控制、驱动及保护；所述信号调理及A/D转换分别连接所述谐波提取、所述功率下垂控制、所述电压及电流控制，所述谐波提取连接所述有源谐波控制，所述电压及电流控制连接所述驱动及保护；其特征在于，(1)在每个采样周期的起始点，启动信号调理及A/D转换，对逆变器馈线并网端电压u_pcc进行采样，通过谐波提取，进行滑窗傅里叶变换，得到第h次公共母线谐波电压u_pcch，再经过有源谐波控制，输出逆变器参考输出电压的特定次谐波分量u_refh；有源谐波控制计算公式为：$u_{refh}=K_G\underset{h=3,5,7,9,11}{\Sigma }{G}_h{u}_{pcch}$其中，G_h为第h次谐波电压反馈系数；K_G为反馈增益调节系数；u_pcch为第h次公共母线谐波电压；若公共母线电压和公共母线电流的畸变率过大，若干台逆变器启动有源滤波的辅助功能，设置1＜G_h＜∞，开启有源滤波辅助功能，逆变器对微电网进行电压和频率支撑，逆变器还同时吸收公共母线的特定次的谐波电流；若公共母线电压和公共母线电流的畸变率在合理范围内，逆变器切除有源滤波辅助功能，设置G_h＝0，关闭有源滤波辅助功能，逆变器仅对微电网进行电压和频率支撑；(2)将逆变器馈线并网端电压u_pcc、逆变器网侧电流i₂、参考电压幅值E^*、参考电压角频率ω^*输入功率下垂控制，计算输出逆变器参考输出电压基频分量u_reff；(3)有源谐波控制得到的逆变器参考输出电压的特定次谐波分量u_refh和功率下垂控制得到的逆变器参考输出电压基频分量u_reff，合成为逆变器参考给定电压u_ref，并作为逆变器电压及电流控制的给定值，计算公式为：u_ref＝u_reff+u_refh；(4)采用准比例谐振控制器对基波电压及3、5、7、9、11次谐波电压实现无静差跟踪控制，将逆变器参考给定电压u_ref与逆变器馈线并网端电压u_pcc的差值通过准比例谐振控制器，输出滤波电感参考给定电流i_L^*，计算公式为：$i_L^{*}=(K_p+\underset{h=1,3,5,7,9,11}{\Sigma }\frac{2k_{i,h}{\omega }_{c}s}{s^2+2{\omega }_{c}s+h^2{\omega }_c^2})(u_{ref}-u_{pcc})$式中，K_p、k_i,h分别为准比例谐振控制器的比例系数和谐振增益，ω_c为准比例谐振控制的截止频率，s为复频率；(5)增加滤波电感电流的比例反馈控制，将滤波电感参考给定电流i_L^*与实际采样并经A/D转换后的滤波电感电流i_L形成的差值通过比例调节器，输出调制信号i_r；电流内环比例调节的计算公式为：$i_r=K_C(i_L^{*}-i_L)$式中，K_C为比例反馈控制调节的比例系数；(6)调制信号i_r经驱动及保护，驱动H桥逆变电路S₁‑S₄四个功率开关管的通断。