本發明專利技術公開了基于虛擬電容的微網逆變器并聯功率均分控制方法，本方法首先采用功率外環控制算法的功率外環得到電壓幅值和相角值，然后加入虛擬電容算法，得到輸出電壓幅值和相角指令，并進行輸出電壓電容電流雙閉環控制。虛擬電容算法通過控制算法模擬逆變器輸出端并聯電容特性，對逆變器輸出電壓和無功功率進行調節，虛擬電容值根據各逆變器輸出無功功率大小及電容下垂公式計算得出。本發明專利技術無需逆變器間互聯通信和聯線阻抗檢測，可自適應補償線路阻抗壓降，提高各逆變器無功功率均分能力和輸出電壓精度。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微網逆變器并聯孤島運行時的功率均分控制領域，具體涉及一種基于 虛擬電容算法的微網逆變器功率均分控制方法。
技術介紹
隨著環境、能源問題日趨嚴重以及光伏、風電等分布式發電技術的發展和廣泛應 用，微網系統成為研究的熱點。為提高系統可靠性和冗余度，降低對通訊的依賴，多采用下 垂控制或虛擬同步電機控制的電壓源型逆變器組網，實現有效的負載功率分配。 由于逆變器電路結構中存在濾波電感、隔離變壓器等感性元件，其輸出阻抗和線 路阻抗主要呈感性，因此，系統穩態情況下各逆變器輸出有功功率的比值與有功下垂系數 有關，各逆變器輸出無功功率的比值與無功下垂系數和線路阻抗均有關。穩態下微網各處 角頻率相同，負載有功功率能夠實現均分，即PcilAV……/pon=pratel/p rate2/……/Praten，其 中匕為逆變器#i輸出有功功率，P ratelS逆變器#i額定有功功率；而由于各分布式電源地 理位置具有隨機性，且并聯線路阻抗難以與額定容量匹配，因此常規下垂控制和虛擬同步 電機控制無法實現無功負載均分，即QcilAici2/....../Qon^ Q ratel/Qrate2/....../Qratol，其中Qcil為 逆變器#i輸出無功功率，Qratel為逆變器#i額定無功功率。微網系統中各逆變器無法均分 無功負載可導致一些分布式電源過載，甚至影響系統的穩定運行。因此，實現各微網逆變器 按照其額定容量均分負載功率十分必要。 目前，對于微網逆變器并聯運行的功率均分問題，已有多篇學術論文進行分析并 提出解決方案，例如： 1、題為"Robust droop controller for accurate proportional load sharing among inverters operated in parallel'，，Zhong Q C，et al，〈〈IEEE Transactions on Industrial Electronics》，2013, 60 (4) :1281-1290( "可實現并聯逆變器精確負載功率均 分的魯棒下垂控制器"，《IEEE學報--工業電子期刊》，2013年第60卷第4期1390-1402 頁）文章采樣公共負載電壓的有效值并在傳統下垂控制算法中加入電壓幅值積分環節，此 方法使并聯逆變器功率的均分不受聯線阻抗的影響，且消除了線路壓降和下垂控制導致的 負載壓降偏離額定值的問題，但此方法存在以下不足： 1)各逆變器需額外增加負載電壓檢測設備和檢測通道，從而增加了成本，不利于 工程實現； 2)負載電壓的檢測誤差可導致功率的均分誤差，若要減小均分誤差，需增大下垂 系數，而下垂系數的增大會影響系統的穩定性。 2、題為"An enhanced microgrid load demand sharing strategy"，He J，Li Y ff. , ((IEEE Transactions on Power Electronics)), 2012, 27 (9) : 3984-3995 ( u一種提高的 微網負載均分策略"，《IEEE學報--電力電子期刊》，2012年第27卷第9期3984-3995頁） 文章中在傳統有功下垂控制方程中加入無功功率的補償項，在傳統無功下垂控制方程中加 入有功功率偏差的補償項，從而使各逆變器達到新的穩定狀態并實現精確的功率均分。但 此方法存在以下不足： 1)補償項的信號是定時發送的，無法實現實時功率補償； 2)需信號控制各逆變器同時加入補償項，且在加入補償并達到新的穩態過程中系 統負載不能變化；新的穩定狀態的系統電壓頻率和幅值偏差增大。 3、題為 "An accurate power control strategy for power-electronics-interfaced distributed generation units operating in a low-voltage multibus microgrid''，Li Y Wj Kao C N.，《IEEE Transactions on Power Electronics》，2009, 24(12) :2977-2988( "低壓微電網中電力電子接口發電單元的精確功 率控制策略"，《IEEE學報--電力電力電子期刊》，2009年第24卷第12期2977-2988頁） 文章中首先將逆變器并聯大電網檢測其聯線阻抗，然后根據聯線阻抗值修改下垂曲線，從 而實現精確的功率均分，但此方案的不足為：微網逆變器聯線阻抗的檢測需并聯大電網，并 按照一定步驟進行，微網結構可能隨著逆變器及負載的位置隨機變化，而聯線阻抗值無法 跟隨微網結構的變化重新檢測，從而限制了微網結構變化時此方法的適用性。
技術實現思路
本專利技術目的是針對微網逆變器孤島并聯運行時各逆變器無法按其額定容量均分 負載功率的問題，提供一種基于虛擬電容的微網逆變器并聯均分控制方法，無需逆變器間 互聯通信和聯線阻抗檢測，可自適應補償線路阻抗壓降，提高各逆變器無功功率均分能力 和輸出電壓精度。 為實現上述目的，本專利技術采用了以下技術方案：本專利技術提供了一種基于虛擬電容 的微網逆變器并聯功率均分控制方法，包括微網逆變器輸出相電壓的采集，其特征在于主 要步驟如下： 1、一種，包括微網逆變器輸出 相電壓的采集，其特征在于主要步驟如下： 步驟1、設微網逆變器臺數為n，且η彡2, #i表示逆變器編號，且i e ; 步驟2、采樣微網逆變器#i輸出相電壓Ucial, Ucibl，橋臂電感電流IUl，Ι?Μ，并經單同 步旋轉坐標變換得到輸出電壓dq軸分量Ucidl, Uciql和電感電流dq軸的分量I Wl，Iui，其中d 軸為有功軸，q軸為無功軸； 步驟3、將步驟2中得到的微網逆變器#i輸出相電壓Ucial, Ucibl進行微分計算得出 電容電流1。31，Lbl，并經單同步旋轉坐標變換得到d軸電容電流分量1&和q軸電容電流分 量 Icql; 步驟4、根據步驟2中得到的輸出電壓dq軸分量Ucidi, Uciqi和電感電流dq軸的分量 Ιωι，計算逆變器輸出瞬時有功功率和無功功率，并經一階低通濾波器進行濾波，得到平 均有功功率PcJP平均無功功率Q。1; 步驟5、根據步驟4中得到的平均有功功率Pcil和平均無功功率Q Μ，經過功率外環 控制算法得到d軸電壓指令Edrafl和相角指令Θ rafi; 步驟6、令q軸電壓指令Eqrafl= 0,且根據步驟5中d軸電壓指令Edrafl，經過虛擬 電容算法得到輸出電壓閉環d軸指令Edrafi w和輸出電壓閉環q軸指令E qrafl__; 步驟7、將步驟6中得到的輸出電壓閉環d軸指令Edrafi w與步驟2中得到的輸出 電壓d軸分量Ucidl,經過d軸電壓閉環控制方程，得到d軸電容電流指令Urfl;將步驟6中 得到的輸出電壓閉環q軸指令Eqrafi w與步驟2中得到的輸出電壓q軸分量U _，經過q軸 電壓閉環控制方程，得到q軸電容電流指令 步驟8、將步驟7中得到的d軸電容電流指令I^fl與步驟3中得到的d軸電容電 流分量U，經過d軸電流閉環控制方程，得到d軸輸出信號Uldl;將步驟7中得到的本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種基于虛擬電容的微網逆變器并聯功率均分控制方法，包括微網逆變器輸出相電壓的采集，其特征在于主要步驟如下：步驟1、設微網逆變器臺數為n，且n≥2，#i表示逆變器編號，且i∈[2,n]；步驟2、采樣微網逆變器#i輸出相電壓Uoai,Uobi，橋臂電感電流ILai,ILbi，并經單同步旋轉坐標變換得到輸出電壓dq軸分量Uodi,Uoqi和電感電流dq軸的分量ILdi,ILqi，其中d軸為有功軸，q軸為無功軸；步驟3、將步驟2中得到的微網逆變器#i輸出相電壓Uoai,Uobi進行微分計算得出電容電流Icai,Icbi，并經單同步旋轉坐標變換得到d軸電容電流分量Icdi和q軸電容電流分量Icqi；步驟4、根據步驟2中得到的輸出電壓dq軸分量Uodi,Uoqi和電感電流dq軸的分量ILdi,ILqi計算逆變器輸出瞬時有功功率和無功功率，并經一階低通濾波器進行濾波，得到平均有功功率Poi和平均無功功率Qoi；步驟5、根據步驟4中得到的平均有功功率Poi和平均無功功率Qoi，經過功率外環控制算法得到d軸電壓指令Edrefi和相角指令θrefi；步驟6、令q軸電壓指令Eqrefi＝0，且根據步驟5中d軸電壓指令Edrefi，經過虛擬電容算法得到輸出電壓閉環d軸指令Edrefi_vir和輸出電壓閉環q軸指令Eqrefi_vir；步驟7、將步驟6中得到的輸出電壓閉環d軸指令Edrefi_vir與步驟2中得到的輸出電壓d軸分量Uodi，經過d軸電壓閉環控制方程，得到d軸電容電流指令Icdrefi；將步驟6中得到的輸出電壓閉環q軸指令Eqrefi_vir與步驟2中得到的輸出電壓q軸分量Uoqi，經過q軸電壓閉環控制方程，得到q軸電容電流指令Icqrefi；步驟8、將步驟7中得到的d軸電容電流指令Icdrefi與步驟3中得到的d軸電容電流分量Icdi，經過d軸電流閉環控制方程，得到d軸輸出信號Uidi；將步驟7中得到的q軸電容電流指令Icqrefi與步驟3中得到的q軸電容電流分量Icqi，經過q軸電流閉環控制方程，得到q軸輸出信號Uiqi；步驟9、將步驟6中得到的輸出電壓d軸指令Edrefi_vir和輸出電壓q軸指令Eqrefi_vir作為電壓指令前饋，分別加上步驟8中得到的d軸輸出信號Uidi和q軸輸出信號Uiqi，得到dq坐標系下的調制波Umdi和Umqi；步驟10、將步驟9中dq坐標系下的調制波Umdi和Umqi經單同步旋轉坐標反變換得到逆變器橋臂電壓的三相調制波Umai,Umbi,Umci，經調制后作為IGBT電路的驅動信號。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張興，徐海珍，劉芳，石容亮，毛福斌，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：安徽;34
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