[發明專利]實現并聯逆變器無功均分的虛擬感抗調節器及控制方法

在審

• 申請號: 201811275002.6
• 申請日: 2018-10-29
• 公開（公告）號: CN109167371A
• 公開（公告）日: 2019-01-08
• 發明（設計）人: 苗虹;白小丹;曾成碧;白興勇;劉明;陳博;焦恒新
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/38
• 代理公司: 成都睿道專利代理事務所(普通合伙) 51217
• 代理人: 潘育敏

實現并聯逆變器無功均分的虛擬感抗調節器及控制方法。虛擬感抗調節器由減法器、積分器和加法器三部分組成。減法器的輸入為逆變器輸出的無功功率和該逆變器應輸出的額定無功功率，輸出無功功率絕對誤差；積分器的輸入為無功功率絕對誤差，輸出虛擬感抗的自適應部分；加法器的輸入為積分器的輸出以及基準虛擬感抗，輸出虛擬感抗。虛擬感抗調節器安裝在逆變器的本地控制器中,本地控制器與中心控制器通過低帶寬通信線實現互聯。本發明在低壓微網的各個逆變器中引入虛擬感抗并加裝虛擬感抗調節器,采用無功功率調節虛擬感抗的大小，不需測量線路阻抗參數達到線路阻抗匹配，實現無功功率均衡控制，各逆變器之間無需額外的通信線，保留了微網逆變器的即插即用特性。

(一)技術領域

本發明屬微電網技術范疇，涉及低壓微電網孤島下逆變器并聯運行時無功功率均衡的分配，具體是一種實現并聯逆變器無功均分的虛擬感抗調節器及控制方法。

(二)背景技術

近年來，大量可再生能源以分布式電源的形式被接入到電網中，微網增大了分布式電源的滲透率、增加了新能源供電的可靠性從而備受關注。微電網孤島運行過程中，沒有大電網提供電壓和頻率的基準，由并聯逆變器為整個電網提供電壓和頻率，因此，逆變器在很大程度上影響著微電網的電能質量。傳統下垂控制通過調整逆變器輸出電壓的幅值和頻率均分負荷功率，是微網穩定運行于孤島模式時的關鍵技術，具有即插即用的優點。傳統下垂控制認為逆變器等效線路阻抗呈感性，然而在實際微網中，通常采用低壓傳輸線，等效線路阻抗主要呈阻性，若依舊采用傳統的下垂控制將引起嚴重的功率耦合，將降低系統的運行效率。采用虛擬阻抗法可以實現功率解耦，使傳統下垂控制依舊適用。而線路阻抗往往存在不匹配的情況，導致逆變器輸出電壓差的出現，而很小的電壓差就將造成較大的無功功率均分誤差，引起系統無功環流，這將增大系統損耗、降低電能質量。

國內外許多學者提出了改進方法：通過將逆變器輸出阻抗設計為阻性，以降低功率耦合，這種方法需要有效值環補償因缺少積分項造成的過增益現象，這將增加系統的復雜性，不適用于實際應用中；采用虛擬阻抗技術使逆變器輸出阻抗與額定容量相匹配，可以降低無功功率均分誤差，這種方法需要檢測線路阻抗參數，這將是個非常麻煩且不具操作性的問題；通過檢測線路阻抗造成的電壓降落，將其補償到功率控制策略中以實現無功功率均分，這種方法在孤島運行前必須在并網時獲取補償參數，存在局限性。

(三)發明內容

基于現有技術中存在的不足，本發明的目的是針對低壓微網中線路阻抗呈阻性及存在線路阻抗差，導致功率嚴重耦合、無功功率均分誤差較大的問題，提供一種基于虛擬感抗的改進型下垂控制技術。采用本發明的實現并聯逆變器無功均分的虛擬感抗調節器及控制方法，無需檢測線路阻抗參數就能夠實現功率解耦和消除線路阻抗差異，在保留下垂控制的優點的同時使無功功率按照下垂系數精確分配，保證微網孤島運行時的穩定性。

本發明的基本思路是：由于在微電網中通常采用低壓傳輸線，并聯的逆變器等效線路阻抗主要呈阻性，若依舊采用傳統的下垂控制將引起嚴重的功率耦合，從而降低系統的運行效率。實現無功功率均分的條件是等效線路阻抗與逆變器額定輸出功率相匹配，然而線路阻抗往往出現不匹配的情況，難以滿足無功功率實現均分的條件，這將產生并聯逆變器的輸出電壓差，導致無法精確分配無功功率。通過引入基準虛擬感抗，可以使逆變器等效輸出阻抗在基頻(頻率為50Hz)處基本呈現出感性，可見若引入一個起決定性作用的基準虛擬感抗就能夠將等效線路阻抗設計呈感性，實現功率解耦，使傳統下垂依舊適用于低壓微網的環境。并且加裝虛擬感抗調節器于本地控制器中，采用逆變器輸出無功功率調節虛擬感抗的大小，消除線路阻抗差異，且不用檢測線路阻抗參數，就能縮減逆變器輸出電壓差，實現功率均分。

本發明的目的通過以下技術方案達到：

虛擬感抗調節器安裝在低壓微網逆變器并聯電路的每一個逆變器的本地控制器中，本地控制器通過低帶寬通信線與微網中心控制器實現互聯。