[發明專利]一種基于無功電流一致控制的微電網逆變器下垂控制方法

有效

• 申請號: 201710577091.9
• 申請日: 2017-07-14
• 公開（公告）號: CN107332284B
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 呂智林;魏卿;許柳;孟澤晨;梁榮偉
• 申請（專利權）人: 廣西大學
• 主分類號: H02J3/46
• 分類號: H02J3/46
• 代理公司: 廣西南寧公平知識產權代理有限公司 45104
• 代理人: 黃春蓮

本發明公開了一種基于無功電流一致控制的微電網逆變器下垂控制方法，檢測逆變器輸出電流和電壓，獲得有功功率和無功電流。將本地無功電流和相鄰單元無功電流的權重誤差輸入PI控制器，PI控制器輸出經虛擬阻抗校正器得到自適應虛擬阻抗，將自適應虛擬阻抗與靜態阻抗相加得到最終虛擬阻抗，并獲得補償虛擬阻抗角，通過電壓參考合成獲得校正后的參考電壓，將最終虛擬阻抗與逆變器輸出電流相乘后與參考電壓相減，經電壓電流雙環PI控制得到指令信號送入PWM控制器，控制逆變器中功率器件的通斷。本發明方法實現虛擬阻抗自適應調節，在不需知道線路阻抗具體參數的情況下實現無功精確分配；引入虛擬阻抗補償角消除指令電壓相角偏差，提高了系統穩定性。

技術領域

本發明涉及分布式發電及電力電子技術領域，特別是一種基于無功電流一致控制的微電網逆變器下垂控制方法。

背景技術

當前，在能源需求與環境保護的雙重壓力下，國際上已將更多目光投向了既可提高傳統能源利用效率又能充分利用各種可再生能源的分布式發電相關技術領域。分布式發電技術作為集中式發電的有效補充正日趨走向成熟。通過將分布式發電與能量轉換裝置、負荷、監控和保護裝置匯集而成微電網系統，其本身具備很好的能量管理功能，可以有效地維持能量在微電網內的優化分配與平衡，通過網內分布式電源輸出功率的協調控制，可以對電網發揮負荷移峰填谷的作用，有效降低系統運行人員的運行調難度，對于節省輸變電投資、緩解能源緊缺、解決環境污染和保障我國電力安全具有重要意義。

下垂控制模擬同步發電機一次調頻技術，通過下垂關系調整逆變器功率輸出，在下垂控制模式下，微電網中每個采用下垂控制策略的分布式電源都參與微電網電壓和頻率的調節。在負荷變化的情況下，自動依據下垂系數分擔負荷變化量，亦即各分布式電源通過調整各自輸出電壓的頻率和幅值，使微網達到一個新的穩態工作點，最終實現輸出功率的合理分配，但負載變化前后系統的穩態電壓和頻率也會有所變化，對系統電壓和頻率指標而言，這種控制實際上是一種有差控制。與傳統主從控制相比，各分布式電源可以自動參與輸出功率的分配，易于實現分布式電源的“即插即用”。常見的下垂控制為經典的三環控制：即功率外環、電壓電流雙環控制。其中電流內環提高了系統響應速度，電壓環提高了對微源輸出端電壓的控制能力，功率環則實現了微源基于本地信息的功率自動分配功能；在實際運行中由于頻率是全局變量，最終系統穩定時，系統各處頻率一致，故P-f下垂控制可實現有功功率合理分配，然而由于電壓為局部變量，系統各點電壓分布各不相同，在低壓微網中各微源輸出阻抗和連線阻抗不同，而Q-U下垂控制更易受阻抗到影響，導致無功功率不能按照預先設置分配。通過設計虛擬阻抗可以使并聯系統輸出阻抗呈感性，并使之處于主導地位，大大降底功率之間的耦合，合理的虛擬阻抗配置可以消除輸出阻抗不匹配，降低實際阻抗差異，提高功率分配精度。

發明內容

針對上述現有技術存在的技術問題，本發明提出一種基于無功電流一致控制的微電網逆變器下垂控制方法，根據相鄰微源單元信息，自適應調節虛擬阻抗，實現在無需知道線路阻抗具體參數的情況下，消除微源輸出阻抗不匹配實現無功精確分配，消除指令電壓相角偏差提高系統穩定性。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于無功電流一致控制的微電網逆變器下垂控制方法，包括以下步驟：

1)將分布式電源視為獨立節點，構建分布式微電網控制結構，各分布式電源之間為單向通信，并設置每個節點的出入度均為1；

2)檢測各逆變器輸出電壓u_abc和電流i_abc，獲取無功電流i_q和有功功率P；

3)將本地無功電流和相鄰單元無功電流的權重誤差作為PI控制器輸入信號，PI控制器輸出經虛擬阻抗校正得到可自適應調節的虛擬阻抗Z_adp；