一种低电压微电网多逆变器并联电压不平衡控制方法

摘要

本发明公开了一种低电压微电网多逆变器并联电压不平衡控制方法，适用于低电压微电网带不平衡负载的多逆变器并联控制系统，通过对三相不平衡负载电压采样，计算电压不平衡因数，将其施加到电压控制环，修正指令电压参考值，实现电压的不平衡补偿；采用阻性等效输出阻抗条件下的鲁棒下垂控制方法，满足了低电压微电网的电气参数特性，同时在不同容量多逆变器并联控制系统中也能够取得较好的功率均分效果；电流控制采用无差拍控制，控制精度高、动态响应快。本发明同时满足微电网孤岛运行带严重不平衡负载和馈线电阻较大两种实施条件，具有较强的实用性，在低电压微电网带不平衡负载的多逆变器并联控制系统中取得较好的控制效果。

主权项

一种低电压微电网多逆变器并联电压不平衡控制方法，各分布式发电单元通过馈线并联连接，为三相不平衡负载供电；所述分布式发电单元的主电路包括微源、三相全桥逆变电路、LC滤波电路；所述微源、所述三相全桥逆变电路、所述LC滤波电路顺次连接，最后通过馈线接至三相不平衡负载；各个相关电气量由采样调理电路进行采样和调理，然后输入DSP控制器进行运算，再通过驱动保护电路驱动所述三相全桥逆变电路；该控制方法的具体实施步骤为：1)DSP处理器通过采样调理电路检测直流侧电压U_dc、滤波电容电压向量u_oabc、滤波电感电流向量i_Labc、馈线电流向量i_oabc、负载电压向量u_abc；其中，u_oabc＝[u_oa u_ob u_oc]^T，i_Labc＝[i_La i_Lb i_Lc]^T，i_oabc＝[i_oa i_ob i_oc]^T，u_abc＝[u_a u_b u_c]^T；2)根据坐标变换理论，分别提取u_oabc、i_Labc、i_oabc对应的基波向量，通过abc‑αβ坐标变换，得到两相基波向量u_oαβ、i_Lαβ、i_oαβ；其中，u_oαβ＝[u_oα u_oβ]^T，i_Lαβ＝[i_Lα i_Lβ]^T，i_oαβ＝[i_oα i_oβ]^T；3)根据瞬时无功功率理论，利用滤波电容电压两相基波向量u_oαβ和滤波电感电流两相基波向量i_Lαβ计算出有功功率瞬时值p和无功功率瞬时值q,通过一阶低通滤波器分别将p和q的交流分量滤除，分别取其一个采样周期的平均值，即得正序有功功率P⁺和正序无功功率Q⁺，一阶低通滤波器的截止频率设定为4π(rad/s)，功率瞬时值p、q的计算方法为：4)采用阻性等效输出阻抗条件下的鲁棒下垂控制方法：首先采用离散傅里叶变换，计算A相滤波电容电压u_oa幅值U_o，根据正序有功功率P⁺和正序无功功率Q⁺、A相滤波电容电压u_oa幅值U_o，计算出参考电压相位角φ和参考电压幅值E；5)根据参考电压相位角φ和参考电压幅值E合成引入虚拟复阻抗之前的参考电压向量u^*_ref；计算公式如下：6)对引入虚拟复阻抗之前的参考电压向量u^*_ref，进行abc‑αβ坐标变换，得到两相向量u^*_refαβ；7)由u_abc＝[u_a u_b u_c]^T计算得到电压不平衡因数向量UCR_dq；8)对UCR_dq进行dq‑αβ坐标变换，得到αβ坐标系下的电压不平衡因数向量UCR_αβ：其中，φ为参考电压相位角；9)提取i_oαβ的正序分量，得到i_oαβ⁺，i_oαβ⁺乘以虚拟复阻抗Z_v，得到u_vαβ：其中，i_oαβ⁺＝[i_oα⁺ i_oβ⁺]^T；R_v为虚拟电阻值，L_v为虚拟电感值，s为复 频率；Z_v在单相控制系统中相当于Z_v＝R_v‑sL_v，为含有阻容性分量的虚拟复阻抗；10)u^*_refαβ与UCR_αβ之和，减去u_vαβ，得到电压环参考电压u_ref；11)电压环参考电压u_ref减去滤波电容电压两相基波向量u_oαβ，其差值通过准谐振PR控制器调节，得到αβ坐标系下电流内环参考量i_refαβ；12)i_refαβ减去i_Lαβ，其差值输入无差拍控制器，同时作为无差拍控制器输入量的还有直流侧电压U_dc和滤波电容电压两相基波向量u_oαβ，无差拍控制器计算并输出αβ坐标系下的占空比向量d_αβ，d_αβ再经αβ‑abc坐标变换，得到三相桥各桥臂驱动脉冲的占空比向量d_abc，d_abc＝[d_a d_b d_c]^T；13)三相桥各桥臂驱动脉冲的占空比向量d_abc经驱动保护电路，驱动三相全桥逆变电路各个开关管的通断，进而控制逆变器的输出。