[發明專利]一種離網模式下有源濾波器與分布式電源協同控制方法

在審

• 申請號: 201710826075.9
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107482682A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 羅安;黃旭程;寧倩;何志興;徐千鳴;劉舒怡;王霞;劉振
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 長沙正奇專利事務所有限責任公司43113
• 代理人: 馬強,王娟

1.一種離網模式下有源濾波器與分布式電源協同控制方法，其特征在于，包括分布式電源控制方法和有源濾波器控制方法：

1)在諧波域，由分布式電源實現諧波電流均分，有源濾波器對單臺分布式電源輸出電流進行治理，實現改善微電網電能質量的目標；

2)在基波域，分布式電源以功率均分作為控制目標，有源濾波器以穩定公共連接點電壓為控制目標。

2.根據權利要求1所述的離網模式下有源濾波器與分布式電源協同控制方法，其特征在于，分布式電源實現諧波電流均分的步驟如下：

1)在離網模式下，采用無互連線的下垂控制方法來控制各自輸出的有功無功功率均分，得到指令電壓信號V_Gdroop，其控制形式為：

ωi=ω*-mPiEi=E*-nQi]]>

式中：ω_i、E_i分別為分布式電源輸出電壓角頻率和幅值；ω^*、E^*分別為分布式電源空載輸出電壓角頻率和幅值；m、n為下垂控制系數，由ω_i、E_i合成電壓環的指令電壓信號V_Gdroop為：

VGdroop=2Eisinωit]]>

2)引入虛擬阻抗控制策略，由下垂功率環輸出指令電壓信號V_Gdroop與引入虛擬阻抗Z_V(s)的逆變器網側濾波電感電流i₀反饋比較得引入虛擬阻抗策略后的指令電壓信號V_G，再經電壓電流雙環控制，經逆變器作用得到逆變器網側濾波電感電流i₀，分布式電源接口配置LCL濾波器，分布式電源線路為感性，在基波處引入感性虛擬阻抗抑制線路阻抗差異；在第3，5，7次諧波處引入阻性虛擬阻抗實現諧波均分，引入的虛擬阻抗Z_V(s)表示為：

ZV(s)=LD2K1s2s2+2K1s+ω12+Σh=3,5,7Rh2Khss2+2Khs+ωh2]]>

其中h為主要次諧波，L_D為基波處虛擬阻抗，R_h為主要次諧波處阻性虛擬阻抗，K_I為基波電流系數，K_h是h次諧波電流系數，ω₁為基波角頻率，ω_h是第h次諧波角頻率。

3.根據權利要求1所述一種離網模式下有源濾波器與分布式電源協同控制方法，其特征在于，有源濾波器對單臺分布式電源輸出電流進行治理的步驟如下：

1)在諧波域，有源濾波器以單臺分布式電源輸出電流為治理目標，通過檢測任意一臺分布式電源輸出電流i₀中的諧波成分i_0h，乘以諧波阻尼系數K,得到有源濾波器的諧波指令信號；在基波域，U_rms為公共連接點電壓有效值U_rms與公共連接點電壓穩定參考值U_ref1比較得公共連接點電壓偏差，該信號控制有源濾波器穩定公共連接點電壓；有源濾波器直流側電壓U_dc與直流側電壓穩定參考值U_ref2比較得直流側電壓偏差信號；公共連接點電壓偏差與直流側電壓偏差經過PI調節后與諧波指令信號相加得有源電力濾波器的指令信號i_ref；

2)采用基于濾波電容電壓的LCL前饋控制策略，控制有源電力濾波器的輸出電流跟蹤指令信號，補償電網諧波，降低并網電流畸變率；控制有源電力濾波器的系統閉環傳遞函數為：

i₂＝G₁(s)i_ref-G₂(s)u_g(s)

其中

G1(s)=(kpkPWMs+kikPWM)/ΔG2(s)=[L1Cs3+kpkPWMHCs2+(kikPWMHC+1)s]/ΔΔ=L1L2Cs4+kpkPWMHL2Cs3+(L1+L2++kikPWMHL2C)s2+kpkPWMHs+kikPWMH]]>

把濾波電容電壓當作擾動量，得到：

i2=kpkPWMs+kikPWML1s2+kpkPWMHs+kikPWMHiref-(sC+sL1s2+kpkPWMHs+kikPWMH)uC]]>

引入濾波電容電壓前饋，將其前饋到實際控制系統中的電流控制器的前和電流控制器后，得有源濾波器輸出電流表達式為：

i2=kpkPWMs+kikPWML1s2+kpkPWMHs+kikPWMHiref]]>

其中：k_p和k_i為電流控制器比例和積分參數，k_PWM為逆變器作用等效環節，H為電流反饋系數，u_g為公共連接點電壓，u_c為濾波電容電壓，i_ref為有源濾波器指令信號，L₁、C、L₂分別為有源電力濾波器接口LCL的有源濾波器側電感，濾波電容以及網側電感。