[發明專利]一種采用母線電壓補償的微電網多逆變器并聯運行控制方法

有效

• 申請號: 201510295633.4
• 申請日: 2015-06-02
• 公開（公告）號: CN104836235B
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 霍凌宇;張慶海;吳麗靜;劉德才;呂春暉
• 申請（專利權）人: 國網山東省電力公司聊城供電公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/12
• 分類號: H02J3/12;H02J3/26;H02J3/01
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司37219
• 代理人: 呂利敏

技術領域

本發明涉及一種采用母線電壓補償的微電網多逆變器并聯運行控制方法，屬于分布式發電及智能電網技術領域。

背景技術

為了解決分布式電源接入電網的技術難題，電力系統相關學者們提出了微電網的概念。微電網由分布式微源、能量轉換裝置及本地負載通過網絡互聯組成，是能夠實現自我控制、保護和管理的局部發電系統，可在孤島與并網兩種狀態下運行。在微電網中，許多分布式微源均通過逆變器接口接入交流母線，從而形成了一種多逆變器并聯運行環境。

在三相逆變器構成的微電網中，當交流母線上連接三相不平衡負載時，微電網支撐電壓將出現三相不平衡，致使微電網系統的穩定性和可靠性大大降低。我國電力系統公共連接點正常電壓不平衡度允許值為2％，短時不超過4％，因此，當微電網中接有不平衡負載時，需要考慮如何改變逆變器的控制策略，進而實現負載的不平衡補償這一問題。

除不平衡負載以外，非線性負載帶來的諧波給微電網中的逆變器控制帶來巨大挑戰，這也是困擾微電網領域研究人員的技術難題。

為了解決以上提到的不平衡負載和非線性負載給微電網正常運行帶來的電能質量問題，目前大多在微電網中配置相關電能質量調節裝置，例如，統一電能質量調節器、有源電力濾波器等。但是，這樣增加了微電網系統的復雜程度，使得系統的可靠性降低，系統硬件成本和維護成本也隨之上升。

針對接有三相不平衡負載和非線性負載的微電網系統，如若能調節各分布式發電單元中的逆變器控制策略，從而調整逆變器向微電網中注入的有功功率和無功功率，既能實現公共母線電壓不平衡補償，又可以對特征次諧波進行治理，將是一種十分有意義的解決途徑。

《電力系統保護與控制》第41卷第16期發表了《具有電壓補償功能的微網逆變器控制研究》，針對并網逆變器正常并網發電時微電網內電壓不平衡、諧波對微電網逆變器控制影響，該文提出了一種加入獨立比例項的PVPI控制，并將其應用于基于儲能并網逆變器控制中。文中PVPI控制應用于逆變器的并網控制，然而，不能夠解決孤島微電網因不平衡負載和非線性負載引起的電壓三相不平衡、出現諧波環流等問題。

《電力系統自動化》第35卷第9期發表了《含非線性及不平衡負荷的微電網控制策略》，針對微電網中某一分布式發電單元所帶本地負荷為非線性不平衡負荷的情況，該文提出了基于dq坐標的非線性不平衡負荷補償算法。此方法僅對帶有非線性不平衡負荷的單個分布式發電單元適用，文中研究的微電網公共負荷仍然為線型普通負荷。公共負荷連接于公共母線上，如果其包含有非線性負荷和不平衡負荷，將會對公共母線電壓產生直接影響，進而影響整個微電網系統的運行。所以，研究公共負荷為非線性不平衡負荷時的微電網逆變器并聯控制策略，更具挑戰性，也更有意義。

中國專利文獻CN103368191B公開了一種微電網多逆變器并聯電壓不平衡補償方法。該方法包括不平衡補償環、功率下垂控制環及電壓電流環三個部分。在傳統功率下垂控制基礎上，通過檢測三相負序電壓和電流，并引入一個負序無功電導Q^--G不平衡下垂控制環，合成并修正指令電流參考值，以實現微電網電壓的不平衡補償。通過P-f、Q-E以及Q^--G下垂控制，各分布式電源逆變器能獨立調節輸出基波頻率、電壓幅值和不平衡補償電導，并能實現各逆變器之間有功、無功均衡分配。電壓電流控制環采用準諧振PR控制實現電壓的無靜差控制、采用無差拍控制實現內環電流的精準控制。然而，該方法所涉及的電氣量均為各分布式發電單元中逆變器自身的電壓電流關系，而公共連接點的電壓情況不可知，不能夠直接、精確地表達公共母線電壓特征；故而此方法還需要進一步完善和改進。此外，該專利未涉及連接有非線性負載的微電網系統中諧波抑制這一問題。

中國專利文獻CN103227581B公開了一種諧波下垂控制的逆變器并聯諧波環流抑制方法。包括諧波下垂控制、功率下垂控制及電壓控制。諧波下垂控制通過快速傅里葉FFT變換分頻檢測特征次諧波功率，根據諧波下垂特性，計算出逆變器輸出的特征次諧波參考電壓；功率下垂控制計算出基波參考電壓；兩者合成作為逆變器輸出參考電壓，從而有效地降低逆變器輸出電壓畸變，抑制逆變器間諧波環流，實現功率精確分配。然而，該專利需要對瞬時有功功率和瞬時無功功率進行快速傅里葉變換，分頻檢測出各特征次諧波功率，然后再對各特征次諧波分別計算并合成諧波參考電壓，具體實施過程過于復雜，程序計算量比較大，可能會影響系統的快速響應速度。此外，該方法用于單相逆變器控制，主要用于公共母線接有非線性負載的場合，不能夠應用于接帶三相不平衡負載的場合。