[發(fā)明專利]一種低壓直流微電網(wǎng)的并網(wǎng)控制策略

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811111204.7
• 申請日: 2018-09-22
• 公開（公告）號: CN109193794A
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張良;陳康;呂玲;馬歡歡;池圣斌;蔡國偉
• 申請（專利權(quán)）人: 東北電力大學(xué)
• 主分類號: H02J3/40
• 分類號: H02J3/40
• 代理公司: 吉林市達(dá)利專利事務(wù)所 22102
• 代理人: 陳傳林

1.一種低壓直流微電網(wǎng)的并網(wǎng)控制策略，其特征是，它包括的內(nèi)容有：

1)逆變器下垂控制模型的建立

利用PARK變換將逆變器輸出的abc三相靜止坐標(biāo)量變換成dq兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)量，將三相輸出電壓v_oabc和三相輸出電流i_oabc變換成dq兩相電流v_od、v_oq和i_od、i_oq，利用式(1)計(jì)算瞬時有功、無功功率，

為消除瞬時功率中的高頻紋波，提高輸出功率的穩(wěn)定性，式(1)得到的瞬時功率還需要通過低通濾波器得到其平均功率，作為P-f和Q-V下垂控制模塊的功率輸入信號量，平均有功和無功功率計(jì)算為式(2)，其中ω_c為低通濾波器的截止頻率，

通過P-f和Q-V下垂特性計(jì)算得到參考電壓幅值V_ref和相角θ，經(jīng)電壓合成環(huán)節(jié)得到三相靜止坐標(biāo)系的參考電壓V_{abc_ref}，再經(jīng)過PARK變換后作為電壓電流雙閉環(huán)控制環(huán)節(jié)的輸入?yún)⒖茧妷篤_dref和V_qref；

采用電壓外環(huán)，電流內(nèi)環(huán)的控制結(jié)構(gòu)，通過比例積分控制器以消除電壓、電流偏差，比例系數(shù)為K_I，電流內(nèi)環(huán)的開環(huán)傳遞函數(shù)為式(3)，

T_I為電流采樣時間常數(shù)，采用比例積分控制器進(jìn)行校正，電壓外環(huán)開環(huán)傳遞函數(shù)為式(4)，

T_V為電壓采樣時間常數(shù)，K_vP為電壓外環(huán)的比例系數(shù)，K_vI為電壓外環(huán)的積分系數(shù)，逆變器將實(shí)際輸出電壓與參考電壓經(jīng)過PARK變換，分別將二者的兩相dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)量相比較得到的偏差，經(jīng)過電壓外環(huán)的PI控制器后作為電流參考值輸入電流內(nèi)環(huán)；逆變器輸出濾波電感電流與參考電流的dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)量分別相比較后得到偏差，將偏差經(jīng)過電流內(nèi)環(huán)的比例控制器輸出的信號通過PARK反變換，將生成的PWM脈沖加在逆變器上實(shí)現(xiàn)對逆變器的下垂控制。圖3所示為電壓電流雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)。圖4所示為本發(fā)明所采用的三相電壓源型逆變器拓?fù)淇刂葡到y(tǒng)。該控制結(jié)構(gòu)由直流電源，三相電壓源型逆變器，LC濾波器，電感，PCC母線和下垂控制電路組成；

2)基于下垂控制的并網(wǎng)欲同步控制算法的建立

為使微網(wǎng)電壓滿足并網(wǎng)條件，假設(shè)逆變器在下垂控制的作用下，電壓幅值和頻率按參考值輸出，其值與主網(wǎng)電壓的幅值和頻率一致，只需考慮電壓相位因素，在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下，預(yù)同步過程是通過三相主網(wǎng)電壓鎖相結(jié)構(gòu)，得到主網(wǎng)電壓的相位θ_g，角頻率ω_g，幅值E_g，然后通過調(diào)節(jié)微網(wǎng)逆變器輸出電壓的角頻率，使其與主網(wǎng)電壓角頻率ω_g之間的相位差趨于0，在Δθ＝0的時刻，微網(wǎng)和主網(wǎng)電壓便完全同步；

將主網(wǎng)三相輸出電壓V_ga、V_gb、V_gc通過PARK變化得到d、q軸分量V_gd和V_gq，然后將q軸分量V_gq與零參考比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)使V_gq逐漸趨于0，當(dāng)V_gq＝0時，輸出的ω_g即為主網(wǎng)電壓角頻率；主網(wǎng)電壓角頻率經(jīng)一個積分環(huán)節(jié)便得到主網(wǎng)電壓相角θ_g，經(jīng)過此負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)節(jié)過程，最終捕捉到的θ_g即為主網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行下的輸出電壓相角；設(shè)主網(wǎng)電壓的額定角頻率ω_ref為100πrad/s，將捕捉到的主網(wǎng)電壓相角θ_g加入到微網(wǎng)的三相輸出電壓的PARK變換中，得到的q軸分量V_oq與零參考做PI調(diào)節(jié)；當(dāng)V_oq＝0時，輸出的角頻率ω_sc為鎖相追蹤補(bǔ)償角頻率，將其加入到下垂控制環(huán)節(jié)，與原下垂控制結(jié)構(gòu)得到的角頻率疊加即得到微網(wǎng)逆變器輸出電壓的參考角頻率，逆變器參考角頻率為式(5)，式中P為逆變器實(shí)際輸出有功功率，P₀為額定有功功率，m為有功下垂系數(shù)。

ω＝ω_ref-m(P-P₀)+ω_sc (5)

3)欲同步控制算法流程

第一步：將主網(wǎng)三相輸出電壓通過PARK變化得到d軸分量V_gd、q軸分量V_gq；

第二步：將q軸分量V_gq與零參考比較，經(jīng)PI調(diào)節(jié)使V_gq逐漸趨于0；

第三步：經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后的V_gq＝0時，輸出的ω_g即為主網(wǎng)電壓角頻率；

第四步：主網(wǎng)電壓角頻率ω_g經(jīng)一個積分環(huán)節(jié)得到主網(wǎng)電壓相角θ_g，經(jīng)過負(fù)反饋的閉環(huán)調(diào)節(jié)過程，最終捕捉到主網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行下的輸出電壓相角θ_g；

第五步：將上述過程捕捉到的主網(wǎng)電壓相角θ_g加入到微網(wǎng)的三相輸出電壓的PARK變換中，將得到的q軸分量V_oq與零參考做PI調(diào)節(jié)；

第六步：經(jīng)過PI調(diào)節(jié)后的V_oq＝0時，輸出的角頻率ω_sc為鎖相追蹤補(bǔ)償角頻率，將其加入到下垂控制環(huán)節(jié)，與原下垂控制結(jié)構(gòu)得到的角頻率疊加可得到微網(wǎng)逆變器輸出電壓的參考角頻率；

第七步：經(jīng)第一至第六步閉環(huán)調(diào)節(jié)過程，微網(wǎng)逆變器的輸出電壓相位、頻率和幅值已經(jīng)完全跟蹤電網(wǎng)電壓，達(dá)到并網(wǎng)條件。