[發明專利]微網中并聯逆變器的二次控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201710044038.2
• 申請日: 2017-01-19
• 公開（公告）號: CN107181277B
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 劉進軍;武騰;劉增;王施珂;劉寶謹;陶勇
• 申請（專利權）人: 臺達電子企業管理（上海）有限公司
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M1/12
• 代理公司: 北京律誠同業知識產權代理有限公司 11006
• 代理人: 王玉雙;李巖

本發明公開了一種微網中并聯逆變器的二次控制方法及裝置，其中該方法包含：步驟1：根據逆變器輸出電壓及輸出電流，利用下垂控制生成逆變器的電壓指令中基波電壓的頻率指令值和幅值指令值，以獲得基波電壓指令值；步驟2：從逆變器輸出電壓及輸出電流中提取第一交流信號及第二交流信號的電壓值和電流值，利用下垂控制生成第一交流信號的頻率指令值以獲得第一交流信號的電壓指令值，利用下垂控制生成第二交流信號的頻率指令值以獲得第二交流信號的電壓指令值；步驟3：根據第一交流信號的電壓指令值、第二交流信號的電壓指令值及基波電壓指令值，調節逆變器的輸出電壓。本方法有效消除下垂控制帶來的頻率和電壓幅值的偏差，所有逆變器能夠實現功率均分。

技術領域

本發明屬于微網中并聯逆變器的協調控制領域，具體涉及一種微網中并聯逆變器的基于交流小信號的無互聯線二次控制方法及裝置。

背景技術

隨著環境和能源危機的日益加深，微網的概念得到了越來越多的關注和應用。微網(也稱微電網)是結合了分布式電源和互聯負載的能源系統。大多數情況下，微網通過電力電子接口，例如逆變器，與母線相連接。因此，并聯逆變器間的協調控制是微網可以穩定高效運行的關鍵因素之一。

由于分布式電源地理位置上的分散性，在并聯電源之間利用通訊線來傳遞信號往往并不是一個好的辦法，因為這會增加成本并且線路上的噪音也會干擾通訊質量。在這種情況下，下垂控制技術的應用可以在不使用通訊線的前提下實現并聯電源間功率的均分。下垂控制技術用頻率和電壓幅值分別調節有功、無功功率，是常用的功率分配方法。

然而，下垂控制也會帶來一些缺陷，例如功率控制間的耦合導致的不穩定性、無功功率的均分特性差以及頻率和電壓幅值的偏差。其中，頻率和電壓幅值的偏差是由下垂控制在功率均分和電壓調整率間固有的折中問題引起的。為了解決這個問題，二次控制被廣泛的應用。不少研究都致力于利用二次控制來消除下垂控制技術帶來的頻率和電壓幅值的偏差。

有文獻提出利用中央控制器為并聯逆變器同步地發送頻率和電壓的補償指令的方法。中央控制器采集每臺逆變器的電壓電流信息，計算統一的電壓頻率補償信號，通過互聯線發送給每臺逆變器，實現逆變器之間同步補償電壓頻率的偏差，但互聯線和中央控制器的使用增加了系統復雜性，降低了系統可靠性，中央控制器一旦故障，整個系統將無法運行。

還有文獻提出利用分布式控制器代替中央控制器從而提高系統可靠性的方法，如圖1所示。每臺逆變器的本地控制器采集系統中所有逆變器的頻率和電壓信息進行二次控制，從而補償頻率和電壓幅值的偏差。這種傳統的分布式二次控制雖然提高了系統可靠性，然而，并聯逆變器的控制器中利用了積分器，所以控制器參數的不同會導致逆變器的穩定工作點不同，進而影響功率均分特性；并且，通訊線的應用限制了逆變器地理位置上的分布性，增加了成本，降低了抗干擾性。因此，一種無互聯線的二次控制策略將更具有競爭力。

還有文獻提出可控下垂定位方法，該方法可以根據負載功率自動調整主逆變器的下垂偏置，使主逆變器承擔負載功率的變化，從而實現頻率和電壓幅值的恢復。然而，該方法對主逆變器的功率容量要求很高，在工程應用并不實用。

還有文獻(例如CN104901334A)提出通過估算負載功率來在線計算主從控制系統中所有從逆變器的下垂偏置，從而調整從逆變器的輸出功率，在實現頻率和電壓幅值的恢復的同時實現絕大部分負載功率在從逆變器中均分。該方法雖然對主逆變器的功率容量要求不高，但是由于其利用盲區克服并聯逆變器的同步問題，所以調整過程較慢，并不適用負載快速變化的場合；并且該方法要求將系統中所有逆變器的控制參數都存入每臺逆變器的控制器中，因此當系統中增添或移除某臺逆變器時，其他逆變器的參數都要相應修改，較為繁瑣。

發明內容

針對現有技術存在的上述缺陷，本發明提供了一種微網中并聯逆變器的二次控制方法，該方法包含：