[發明專利]一種孤立微網多三相逆變器并聯系統及其分布式控制方法

在審

• 申請號: 201811639923.6
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109687517A
• 公開（公告）日: 2019-04-26
• 發明（設計）人: 霍現旭;徐科;黃鑫;趙志宇;汪可友;嚴晶晶;陳培育
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;國家電網有限公司;上海交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/12;H02J3/24
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

本發明涉及一種孤立微網多三相逆變器并聯系統及其分布式控制方法，包括多個三相逆變器并聯單元、三相負載和交流母線，其中每一個三相逆變器并聯單元包括三相逆變電路及其控制電路以及等效傳輸線路阻抗。本發明可以有效實現無或極少通信線下的多并聯逆變器間協同控制并具有良好的電壓調節和電流均分特性，系統動態響應迅速，無需多回路控制器，實現簡單有效；可作為孤立微電網中的組網元件，為系統提供電壓、頻率支撐；當系統發生功率波動或負荷突變時，可實現快速、準確的功率分配，保證了孤立微網的供電可靠性。

技術領域

本發明屬于孤立微網技術領域，涉及孤立微網的多三相逆變器并聯運行控制技術，尤其是一種孤立微網多三相逆變器并聯系統及其分布式控制方法。

背景技術

微電網作為智能電網的關鍵技術之一，可有效解決分布式電源因位置分散、形式多樣、特點各異而對主網和用戶造成的沖擊，實現對分布式電源的有效整合和高效利用，近年來受到了廣泛關注。在微網運行于孤島模式下，需要多臺三相逆變器并聯運行，共同作為組網元件為獨立微電網提供電壓和頻率支撐。

但在多臺三相逆變器并聯系統中，由于每臺逆變器的等效輸出阻抗和到負荷連接點的線路阻抗都存在差異，影響了其功率分配的精度。尤其是在負荷突變和并網元件如光伏、風機發電波動的情況下，不僅要維持負荷連接點的電壓、頻率穩定，還要保證有功、無功功率的精確分配。因此，制定有效的協調控制策略，是確保多三相逆變器并聯的微電網系統穩定運行，實現功率均分、減少能量損失的關鍵。

目前，多三相逆變器并聯運行控制策略主要分為主從控制和對等控制兩種方法。主從控制要求組網單元必須擁有足夠的容量裕度，這極大限制了微電網的規模和系統擴容，并且在控制上需要互聯線，降低了系統的可靠性。有互連線的對等控制策略對通訊的實時性要求較高，在面臨信號干擾和衰減嚴重等問題時，控制性能難以保障。

無互連線的對等控制也稱分散控制，目前較為流行的分散控制方式主要指功率下垂，即通過借鑒同步發電機的自同步和電壓下垂特性，實現微源間無互聯線的功率分配。但是，傳統下垂控制存在電壓調節性能和功率分配精度的固有矛盾，會造成電壓、頻率偏離額定值或功率分配不均等弊端。因此，各種基于傳統下垂控制的改進方法被相繼提出，如加入虛擬阻抗和附加反饋環，但會造成系統控制結構的復雜和參數整定困難，影響控制效果；再如加入上層修正控制，但會影響整個系統的動態響應速度。

因此，如何提出一種新型的孤立微網多三相逆變器并聯系統分布式控制系統及分散控制策略是本領域技術人員急需解決的技術難題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提出一種設計合理、實現快速、精確功率分配且供電可靠性強的孤立微網多三相逆變器并聯系統及其分布式控制方法。

本發明解決其現實問題是采取以下技術方案實現的：

1、一種孤立微網多三相逆變器并聯系統，其特征在于：包括多個三相逆變器并聯單元、三相負載和交流母線，所述三相逆變器并聯單元包括三相逆變電路及其控制電路和等效傳輸線路阻抗；所述三相逆變電路包括三相全橋逆變器和LC濾波電路；該三相全橋逆變器輸出三相交流電信號，依次經過所述LC濾波電路和等效傳輸線路阻抗輸出至三相交流母線；所述控制電路包括誤差跟蹤控制器、觀測器、分布式控制器、系統重構器、參考波生成器、Park變換模塊、Park反變換模塊和正弦脈寬調制SPWM模塊；