[發明專利]統一虛擬阻抗控制器、統一虛擬阻抗控制方法與并聯系統

有效

• 申請號: 201911180809.6
• 申請日: 2019-11-27
• 公開（公告）號: CN110838730B
• 公開（公告）日: 2023-03-31
• 發明（設計）人: 林燎源;戴宇杰;朱鎧
• 申請（專利權）人: 華僑大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/24
• 代理公司: 廈門市首創君合專利事務所有限公司 35204
• 代理人: 張松亭;楊鍇

本發明涉及一種應用于逆變器并聯系統的統一虛擬阻抗控制器、一種逆變器并聯系統的統一虛擬阻抗控制方法，以及一種統一虛擬阻抗控制的逆變器并聯系統，通過統一虛擬阻抗控制器，接收獨立逆變器定時發出并機狀態位信號、自身功率信息和功率權重信息，計算得到各逆變器的功率參考，生成自適應虛擬阻抗反饋給各逆變器，從而提高并聯系統穩態功率分配精度。本發明中，對每臺獨立逆變器所需的虛擬阻抗在統一虛擬阻抗控制器中進行統一調節，簡化并聯逆變器投切、冗余輪流休眠、功率權重變化等情況下的虛擬阻抗控制邏輯，使并聯系統的虛擬阻抗控制邏輯清晰，適應各種實際工況，能夠準確地設計虛擬阻抗，提高穩態功率分配精度和供電可靠性。

技術領域

本發明涉及逆變器并聯系統技術領域，更具體地說，涉及一種應用于逆變器并聯系統的統一虛擬阻抗控制器、一種逆變器并聯系統的統一虛擬阻抗控制方法，以及一種統一虛擬阻抗控制的逆變器并聯系統。

背景技術

逆變器并聯控制技術是微電網、模塊化不間斷電源等可靠運行的核心技術之一。由于下垂控制能夠實現多逆變器的自主并聯運行，得到了廣泛的研究和應用。然而，現有的逆變器并聯系統中，由于各逆變器等效輸出阻抗、輸出連線阻抗的差異，即逆變器等效輸出阻抗和連線阻抗的失配，使得傳統下垂控制方法會造成功率分配誤差，產生系統環流，影響系統的穩定運行。目前解決的主要方法之一是添加虛擬阻抗，一般通過輸出電流構造電壓降落，調節指令電壓來引入虛擬阻抗。對于虛擬阻抗值的設計，若能通過通信獲取逆變器功率參考值，則可以對虛擬阻抗進行精確調節，實現功率的精確分配。

現有技術中，對于逆變器并聯運行的控制方式，公開號為CN102157956A的發明專利“基于虛擬阻抗的逆變器并聯運行方法”提出針對并聯的系統每臺逆變器，引入一虛擬發電機，虛擬發電機通過虛擬阻抗接入逆變器所在點；對虛擬發電機使用下垂控制，利用每臺逆變器的有功與無功功率信息分別調節虛擬發電機的頻率和電壓幅值，進而求得虛擬發電機的電壓指令值。在此基礎上進一步求得逆變器的輸出電壓指令值，控制逆變器的輸出電壓跟蹤該指令值，從而實現對虛擬發電機的電壓控制，最終實現有功和無功的解耦調節。

“基于虛擬阻抗的不間斷電源并聯系統均流控制.中國電機工程學報,2009,29(24)”針對逆變器輸出功率分配不均和系統環流等問題引入虛擬阻抗，削弱負載到逆變器的阻抗差，提高逆變器無功分配精度。“Accurate reactive power sharing in anislanded microgrid using adaptive virtual impedances.IEEE TransactionsonPower Electronics，2015，30(3)”提出的虛擬阻抗由無功功率偏差經過積分運算得到，無功功率參考值來自微網能量管理系統，能夠實現無功功率的準確分配。

上述虛擬阻抗的添加都是在每臺逆變器中獨立添加，當功率參考參與虛擬阻抗調節時，在逆變器投切、逆變器功率權重發生變化或者冗余逆變器輪休等情況下，各逆變器獨自控制虛擬阻抗時邏輯較為復雜。

實際工作中并聯系統存在以下情況：

1)逆變器投入、切出并聯系統，并聯臺數發生變化；

2)并聯逆變器承擔的功率權重發生變化(如光伏發電和風力發電需考慮最大功率跟蹤)；

3)冗余并聯系統中，對逆變器進行輪流休眠處理。若虛擬阻抗值都是在各逆變器中單獨進行整定，由于功率參考信號需實時調整，容易出現控制邏輯混亂等問題，會降低供電可靠性。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種應用于逆變器并聯系統的統一虛擬阻抗控制器、一種逆變器并聯系統的統一虛擬阻抗控制方法，以及一種統一虛擬阻抗控制的逆變器并聯系統，能夠對并聯系統中各逆變器所需的虛擬阻抗值在統一虛擬阻抗控制器中進行統一控制，使系統虛擬阻抗控制邏輯清晰，適應各種實際工況，提高穩態功率分配精度和供電可靠性。

本發明的技術方案如下：