[發明專利]一種同步發電機逆變器的并聯功率分配控制方法

有效

• 申請號: 201710259342.9
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN107147151B
• 公開（公告）日: 2020-08-21
• 發明（設計）人: 顏湘武;趙佳樂;張波;曲偉
• 申請（專利權）人: 華北電力大學（保定）;國網江蘇省電力公司電力科學研究院
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46;H02J3/38
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 張文寶

本發明公開了一種同步發電機逆變器的并聯功率分配控制方法,基于VSG的有功?頻率控制策略穩態呈現下垂特性，得到為等效下垂系數，通過設置等效下垂系數與逆變器容量成反比來實現并聯逆變器有功功率的比例分配，利用分布式一致性算法調整下垂曲線的偏置量來實現各并聯逆變器無功功率標幺值的收斂；實現具有同步發電機特性的并聯逆變器的有功和無功功率的合理分配。本發明的功率分配控制策略魯棒性能強、可靠性高、功率分配效果好，為微電網孤島運行模式下逆變器的并聯控制提供了切實可行的解決途徑。

技術領域

本發明屬于新能源電力系統與微電網技術領域，具體涉及一種具 有同步發電機特性逆變器的并聯功率分配控制方法。

背景技術

隨著社會與經濟的發展，人們對電網的要求越來越高，為解決傳 統電網供電集中、對環境污染大等弊端，越來越多的研究人員將研究 重點著眼在分布式發電(distributed generation,DG)技術。現有 技術中多數分布式電源需要以電力電子逆變器作為接口并入電網或直 接為負荷供電，但基于電力電子逆變接口的分布式電源幾乎不存在轉 動慣量與阻尼特性，其滲透率的不斷提高將影響電力系統的動態響應 與穩定性。針對這一問題，部分學者提出了“虛擬同步發電機(virtual synchronous generator,VSG)”的概念，即通過模擬同步發電機的 機械方程和電磁方程，使得逆變器在機理上與外特性上具有同步發電 機的特性。

現有技術中應用于微電網并聯逆變器的功率分配控制策略按微電 網的控制方式可以分為三類：分散式、集中式與分布式控制方式。分 散式控制方式中，逆變器之間不需要進行通信，只需本地信息即可， 成本低且易于實現，但該類方法功率分配精度低、魯棒性能差；集中 式控制方式通過中央控制器實現了并聯逆變器間功率的比例分配，功 率分配精度高且魯棒性強，但該類方法對中央控制器依賴性太強，系 統可靠性低；分布式控制方式結合了分散式與集中式控制的優點，相 鄰逆變器之間可以進行信息交換，不依賴于中央控制器，因而可靠性 高，如果結合相應的控制算法，即可實現并聯逆變器間功率的合理分配。

現有技術的微電網中往往包含多臺并聯逆變器，且每臺逆變器的 容量一般較小，即單臺逆變器難以滿足整個微電網孤島運行時的負荷 需求，因此希望各逆變器可以按照其額定容量比承擔負荷功率。對于 采用傳統有功-頻率、無功-電壓下垂控制的并聯逆變器而言，由于頻 率為全局變量，只需設置有功-頻率下垂系數滿足與逆變器額定容量成 反比即可實現有功功率在并聯逆變器間的比例分配；但是要想實現無 功功率的比例分配，除了需設置無功-電壓下垂系數與逆變器額定容量 成反比外，還需逆變器的等效輸出阻抗滿足與逆變器額定容量成反比 的條件，但在現有技術中逆變器的等效輸出阻抗與逆變器額定容量成 反比往往難以滿足，因此需要采取一定的控制策略才能實現無功功率 的比例分配。現有技術中采用的VSG技術的本質是對傳統下垂控制的 有功-頻率方程進行了改進，使其在暫態過程中呈現出了慣量與阻尼特 性，因此，基于VSG技術的并聯逆變器的有功功率比例分配的條件有 待確定。而對于無功-電壓控制方面，VSG技術與傳統下垂控制沒有區別，故現有技術的基于VSG控制的并聯逆變器仍存在無功功率合理分 配難以實現的問題。

因此希望有一種同步發電機逆變器的并聯功率分配控制方法對現 有技術中的微電網控制進行改進，是未來節能控制管理系統發展的一 種方向，是現有技術研究的重點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種同步發電機逆變器的并聯功率分配控 制方法，用于解決具有同步發電機特性逆變器的并聯功率分配問題。 對于有功功率的分配，旨在明確其相關參數與傳統有功-頻率下垂控制 的對應關系，進而確定有功功率實現按逆變器的額定容量比分配的條 件；針對無功功率的分配，旨在利用微電網的分布式控制方式，并結 合相應的分布式控制方法，實現無功功率在各并聯逆變器之間的比例 分配。

為實現上述目的，本發明提供一種同步發電機逆變器的并聯功率 分配控制方法，包括以下步驟：