[發(fā)明專利]一種逆變器控制方法

有效

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• 申請日: 2017-09-08
• 公開（公告）號: CN107482939B
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 韓華;侯小超;孫堯;栗梅;柳張杰;李浪;劉堯
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: H02M7/48
• 分類號: H02M7/48
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩;吳歡燕

本發(fā)明提供了一種逆變器控制方法，包括：基于逆變器實際輸出電壓的角頻率和有功功率、逆變器在額定狀態(tài)下輸出電壓的角頻率和有功功率，根據(jù)逆變器自適應(yīng)虛擬慣性控制方程調(diào)節(jié)所述逆變器實際輸出電壓的角頻率；所述逆變器自適應(yīng)虛擬慣性控制方程為逆變器虛擬慣性控制方程和自適應(yīng)虛擬慣性系數(shù)方程疊加而成。本發(fā)明自適應(yīng)虛擬慣性系數(shù)能根據(jù)逆變器實際輸出電壓的角頻率的變化而自適應(yīng)連續(xù)調(diào)節(jié)，從而使得逆變器實際輸出電壓的角頻率自適應(yīng)連續(xù)調(diào)節(jié)。即實際運行逆變器系統(tǒng)的等效慣性具有平滑連續(xù)的特性，避免了直接采樣角頻率微分項，增強了系統(tǒng)抗干擾和過載能力，改善了頻率的動態(tài)性能，提高了微電網(wǎng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微電網(wǎng)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種逆變器控制方法。

背景技術(shù)

分布式發(fā)電具有環(huán)境污染少、安裝地點靈活、能源利用率高、輸電線路損耗少等優(yōu)點，是未來電力系統(tǒng)的重要發(fā)展趨勢之一。微電網(wǎng)作為整合分布式電源的有效載體，能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制、保護和管理，其包含了各種形式的分布式微源、儲能系統(tǒng)、保護裝置、負荷等。而大多數(shù)的分布式微源大都是基于電力電子變換器接口，與傳統(tǒng)的同步發(fā)電機相比，逆變器型分布式微源響應(yīng)速度快、慣性小、過載能力差。因此，為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定和功率平衡，必須配置一定容量的儲能，利用儲能單元來模擬傳統(tǒng)同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)動能，提高系統(tǒng)在微源輸出不確定和負荷需求不確定下的抗擾動能力，增強系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。

目前，微電網(wǎng)的逆變器控制策略一般采用下垂控制，傳統(tǒng)的P-f和Q-V下垂控制模擬了傳統(tǒng)同步發(fā)電機的穩(wěn)態(tài)特性，使得逆變器具有同步發(fā)電機的外特性。但是，并不足以模擬同步發(fā)電機的真實動態(tài)特性。為了克服分布式逆變型微源慣性小的缺點，提高微電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性，有學(xué)者將慣性引入P-f下垂控制中，使得微電網(wǎng)逆變器模擬了同步發(fā)電機的一次調(diào)頻和轉(zhuǎn)子慣性特性。這些改進型的下垂控制，通過修正下垂系數(shù)，可用于提高系統(tǒng)在負荷切換時暫態(tài)響應(yīng)，但往往對穩(wěn)態(tài)性能造成一定影響。另外，為了讓逆變器型分布式微源具有類似傳統(tǒng)發(fā)電機的慣性特征，提高系統(tǒng)頻率的動態(tài)性能，許多學(xué)者提出了虛擬同步發(fā)電機(VSG，Virtual Synchronous Generator)概念，借鑒傳統(tǒng)同步發(fā)電機的轉(zhuǎn)子運動方程，在控制環(huán)節(jié)中加入額外的虛擬慣性控制環(huán)節(jié)，不僅具有傳統(tǒng)下垂控制優(yōu)勢并且能給系統(tǒng)提供的一定的慣性支撐，提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。但是目前的VSG方法中的虛擬慣性大小均是固定的，不能夠根據(jù)實際運行狀態(tài)進行自適應(yīng)調(diào)整，沒有充分發(fā)揮逆變器型微源響應(yīng)速度快和靈活調(diào)節(jié)控制的優(yōu)勢。有相關(guān)文獻提出交替變換的虛擬慣性控制方法，根據(jù)頻率偏移情況和頻率變化率情況判斷并選取虛擬慣性大小，提高了系統(tǒng)的動態(tài)性能，但是所提算法中直接根據(jù)高頻頻率微分項進行判斷，由于干擾存在往往會引發(fā)誤判，并且所提出的虛擬慣性僅僅具有一大一小兩個數(shù)值，屬于典型開關(guān)系統(tǒng)，系統(tǒng)的頻率調(diào)節(jié)不夠平滑，對系統(tǒng)穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。

在現(xiàn)有技術(shù)中，逆變器的虛擬慣性大小還不能夠自適應(yīng)地做出平滑靈活調(diào)節(jié)，為了克服現(xiàn)有的逆變器控制方法的缺點，更好的發(fā)揮微源電力電子化特征和虛擬慣性的作用，提高微電網(wǎng)暫態(tài)穩(wěn)定性，需要尋求一種更佳的虛擬慣性控制方法及其具體的參數(shù)設(shè)計原則。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述目前的逆變器虛擬慣性控制方法中頻率調(diào)節(jié)不能連續(xù)平滑，從而對系統(tǒng)穩(wěn)定性構(gòu)成威脅的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種逆變器控制方法，包括：

基于逆變器實際輸出電壓的角頻率和功率、逆變器輸出電壓的額定角頻率和額定功率，根據(jù)逆變器自適應(yīng)虛擬慣性控制方程調(diào)節(jié)逆變器實際輸出電壓的角頻率；

其中，逆變器自適應(yīng)虛擬慣性控制方程根據(jù)逆變器虛擬慣性控制方程和自適應(yīng)虛擬慣性系數(shù)方程疊加而成。

優(yōu)選地，獲取自適應(yīng)虛擬慣性系數(shù)，包括：

S1、根據(jù)微電網(wǎng)的下垂控制方程和同步發(fā)電機的二階轉(zhuǎn)子運動方程，獲取逆變器虛擬慣性控制方程；S2、將逆變器虛擬慣性控制方程和自適應(yīng)虛擬慣性系數(shù)方程疊加，獲取逆變器自適應(yīng)虛擬慣性控制方程。

優(yōu)選地，步驟S1中微電網(wǎng)的下垂控制方程為：