一种孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制方法

摘要

一种孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制方法，在单相控制系统中构造出αβ坐标系，计算电压和功率，计算功率过程中不需低通滤波；在各个逆变器的本地控制器中提取滤波电容电压的相位角，并以其作为参考，将dq坐标系变换回αβ坐标系，电气信号易于通过低带宽通信由集中控制器传输至本地控制器。滤波电容电压基波分量参与第一准比例谐振控制对基波电压的调节；含有谐波电压的滤波电容电压参与第二准比例谐振控制对特征次谐波电压的调节。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复杂条件下的孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制系统中，逆变器仍能够实现输出功率均分控制，且各逆变器间的环流得到有效抑制。

主权项

一种孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制方法，其特征在于，该方法适用于孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制系统，所述孤岛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，本地控制器对滤波电容电压u_{c_α}、滤波电感电流i_{inv_α}、馈线电流i_{line_α}分别进行采样与处理；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坐标分量值u_{pcch_d}和q坐标分量值u_{pcch_q}；(2)利用滑窗离散傅里叶变换SDFT提取滤波电容电压u_{c_α}的基波分量u_{cf_α}，利用滑窗离散傅里叶变换SDFT提取馈线电流i_{line_α}的基波分量i_{linef_α}；对u_{cf_α}延时四分之一工频周期，得到滤波电容电压u_{c_α}基波分量u_{cf_α}的共轭值u_{cf_β}，对i_{linef_α}延时四分之一工频周期，得到馈线电流i_{line_α}基波分量i_{linef_α}的共轭值i_{linef_β}；(3)对滤波电容电压u_{c_α}基波分量u_{cf_α}以及u_{cf_α}的共轭值u_{cf_β}进行PLL锁相，得到滤波电容电压u_{c_α}相位角θ_c；(4)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坐标分量值u_{pcch_d}和q坐标分量值u_{pcch_q}传送至本地控制器；本地控制器参考滤波电容电压u_{c_α}相位角θ_c，对u_{pcch_d}和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h次谐波分量u_{pcch_α}的共轭值u_{pcch_β}；(5)将u_{pcch_α}、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；(6)由滤波电容电压u_{c_α}的基波分量u_{cf_α}及u_{cf_α}的共轭值u_{cf_β}、馈线电流i_{line_α}的基波分量i_{linef_α}及i_{linef_α}的共轭值i_{linef_β}，通过功率计算得到有功功率P和无功功率Q；(7)由有功功率P和无功功率Q，通过下垂控制得到参考电压角频率ω和参考电压幅值E；(8)由滤波电容电压u_{c_α}相位角θ_c、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}；(9)i_{linef_α}、i_{linef_β}和虚拟基波阻抗运算，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_α}基波分量u_{cf_α}，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_α}，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_{inv_α}，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。