[發明專利]基于霍普夫振蕩器對并聯逆變器的控制

在審

• 申請號: 201980100399.1
• 申請日: 2019-09-23
• 公開（公告）號: CN114503420A
• 公開（公告）日: 2022-05-13
• 發明（設計）人: 區壽松;李鳴慎;約瑟夫·瑪麗亞·格雷羅;胡安·卡洛斯·瓦斯奎茲
• 申請（專利權）人: 華為數字能源技術有限公司
• 主分類號: H02M7/493
• 分類號: H02M7/493;H02J3/38
• 代理公司: 北京龍雙利達知識產權代理有限公司 11329
• 代理人: 時林;肖鸝

本發明涉及一種設備，包括：第一逆變器，其中，第一逆變器用于將DC輸入電壓變換為AC輸出電壓；第一控制器，其中，第一控制器用于基于第一逆變器的AC輸出電流為第一逆變器提供參考電壓；第二逆變器，其中，第二逆變器用于將DC輸入電壓變換為AC輸出電壓；第二控制器，其中，第二控制器用于基于第二逆變器的AC輸出電流為第二逆變器提供參考電壓；其中，第一逆變器與第一控制器構成第一霍普夫振蕩器，其中，第二逆變器與第二控制器構成第二霍普夫振蕩器，第一霍普夫振蕩器耦合到第二霍普夫振蕩器。

技術領域

本發明涉及一種設備，特別涉及一種包括至少兩個逆變器的設備。這些逆變器分別包含于多個耦合的霍普夫振蕩器中。本發明還涉及一種包括該設備的微電網。

背景技術

傳統配電系統配置為放射狀結構。電力和短路電流從配電變電站單向流動。大多數保護、監控和控制設備均基于此配置設計而成。

最近，由于電價上漲，諸如調峰、熱電聯產、可再生能源投資組合及輸配電基礎設施的延期發展，分布式發電逐漸出現在能源市場中。

具體而言，微電網是由分布式能源和互連負載組成的集成能源系統，其可以與并網并聯運行或以自主式孤島模式運行。智能微電網可以為消費者生產、分配和調配電力流向。

在過去十年中，下垂控制方法主導了微電網中并聯逆變器的自主控制。盡管此項技術僅需要局部信息即可操作，但其提出了許多文獻中問題的解決方案。

第一個是：調節頻率和幅度的下垂系數基本上是比例項，因此為了增加其值的范圍，可以添加導數項。

第二個是：當發電機的輸出阻抗主要為電感時，頻率和電壓分別與有功功率和無功功率有關，但是在逆變器中，可以通過虛擬阻抗來固定輸出阻抗。

第三個是：在電阻性線路/虛擬阻抗的情況下，有功功率由逆變器電壓幅度控制，而無功功率流由角度決定。

基于這三項改進，可以使用基于虛擬電阻、PV和Qf下垂的控制架構來解決并聯逆變器的自主控制。考慮到這種逆變器主導的系統的低慣性，自主微電網的穩定性是一個關鍵問題。在現有技術中已公開了基于小信號的穩定性分析，以便研究自主下垂控制的微電網系統的穩定性。

然而，功率下垂控制本身具有一個缺點，即其需要計算瞬時有功功率和無功功率，然后通過低通濾波器進行平均，其帶寬可能會影響系統的瞬態響應。Yajuan等作者在《一種用于孤島微電網中并聯逆變器快速動態響應的簡單自主電流共享控制策略》(能源會議(ENERGYCON)，《2014年IEEE國際》，第182-188頁，2014年5月13日至16日)中嘗試通過使用虛擬阻力來增加系統的響應。但這種方法不能獨立處理有功和無功功率共享。

虛擬振蕩器控制(virtual oscillator control，VOC)是時域控制器，可以使數控逆變器模擬振蕩器的動態特性。該方法已被證明在負載變化前具有魯棒性，可用于多個并行逆變器的逆變器而無需通信，并呈現全局漸近同步。已針對孤島系統對原始版本中的VOC進行了廣泛的分析和實現。約翰遜等人在《并行單相逆變器與虛擬振蕩器控制的同步》，(《IEEE電力電子學報》，第一卷，2014年11月29日，第6124-6138頁)中提出了一種基于極限周期振蕩器的同步方法，該方法在電網電壓變化的情況下提供了固有的干擾和快速的響應性能。但是，頻率鎖定環路具有額外的參考。

此外，非線性振蕩器已廣泛用于對各種物理或工程過程進行建模，且在建模及控制方面十分重要。振蕩器模型由于其與其他振蕩器或外部驅動信號的同步特性值得關注。大多數情況下，選擇正確的振蕩器參數以確保其將按需進行同步是一項艱巨的任務。原因在于振蕩器缺乏可塑性，其具有固定的固有頻率，且無法動態調整其參數。

虛擬振蕩器控制是MG的一項有前景的新技術，其通過模仿非線性振蕩器的特性，提供了一種無需通信即可同步和控制接口逆變器的方法。