[發明專利]一種交流微網帶恒功率負載的混合控制方法

有效

• 申請號: 202011496166.9
• 申請日: 2020-12-17
• 公開（公告）號: CN112701720B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 韓楊;楊孟凌;劉宇翔;王叢嶺;楊平;熊靜琪
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02M7/5387;H02M1/12
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種交流微網帶恒功率負載的混合控制方法，其特征在于，交流微網帶恒功率負載包括兩個并聯的單相全橋LCL型逆變器，負載側電感和其等值電阻當作是線路阻抗，且兩臺逆變器的線路阻抗不一致，單相PWM整流器作為恒功率負載，整流器輸出連接并聯的濾波電容和負載電阻；混合控制策略分為上層控制和底層控制，上層為并聯逆變器之間輸出功率的協調控制，由基于虛擬阻抗和帶通濾波器的下垂控制完成，該層控制的目的是協調兩個逆變器，在線路電阻不一致的情況下能夠抑制逆變器之間的環流并實現功率均分；底層為各逆變器輸出電壓的控制，使逆變器具有良好的穩態和動態性能，能夠向負載供應優質的電能；PWM整流器采用非線性的無源性控制，以減小整流器交流側的諧波污染，提高逆變器公共連接點的電壓質量；包括以下設計步驟：

S1、采樣逆變器的輸出電壓和輸出電流，進行基于虛擬阻抗和帶通濾波器的下垂控制來生成逆變器的參考電壓；

S2、建立單相LCL型逆變器的EL模型，判定逆變器的無源性，注入阻尼，設計無源性控制器；

S3、建立單相PWM整流器的EL模型，判定整流器的無源性，注入阻尼，設計無源性控制器；

其中，S1包括以下步驟：

S11、計算逆變器的輸出功率

逆變器的輸出功率可由下式計算得到：

P_cal＝u_{o_α}i_{o_α}+u_{o_β}i_{o_β} (1)

Q_cal＝u_{o_β}i_{o_α}-u_{o_α}i_{o_β} (2)

上式中，P_cal為逆變器輸出的有功功率，Q_cal為逆變器輸出的無功功率，u_{o_α}和i_{o_α}分別為逆變器的輸出電壓和輸出電流，u_{o_α}＝u_o，i_{o_α}＝i_o，分別將u_o和i_o滯后90°可得到u_{o_β}和i_{o_β}；

S12、生成逆變器的參考電壓

基于帶通濾波器的下垂控制如下式所示：

上式中，ω為逆變器輸出電壓u_o的角頻率，ω^*為逆變器參考電壓角頻率，m_p為有功下垂控制系數，n_q為無功下垂控制系數，ω_cl為低通濾波器截止頻率，ω_ch為高通濾波器截止頻率，U_om為逆變器輸出電壓幅值，為逆變器參考電壓幅值，

根據式(3)和(4)，可得基于帶通濾波器生成的參考電壓的表達式為：

u'_or＝U_omsin(ωt) (5)

考慮各逆變器之間的線路阻抗存在差異，引入虛擬阻抗控制后逆變器參考電壓的表達式為：

u_or＝u'_or-i_oZ_v (6)

上式中，Z_v為虛擬阻抗，其表達式為：

上式中，R_v為虛擬電阻，L_v為虛擬電感，ω_v為低通濾波器的截止頻率，低通濾波器用來濾除微分運算所放大的高頻噪聲；

逆變器2的線路阻抗大于逆變器1，即Z_l2Z_l1；因此逆變器2的虛擬阻抗設置為Z_v2＝0，逆變器1的虛擬阻抗設置為：

Z_v1＝Z_l2-Z_l1 (8)