基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法，包括以下步骤：步骤S1：多个逆变器分别串联LCL滤波器后并联连接一共同连接点，在逆变器电压电流双闭环控制的基础上加上入一个电流补偿环和一个电流前馈，构建可控虚拟阻抗控制系统；步骤S2：计算不同容量逆变器的额定容量比例，基于步骤S1中的控制系统，将相应的逆变器输出阻抗随额定容量的反比例进行调整，实现逆变器输出功率按额定容量分配。与现有技术相比，本发明实现了逆变器输出功率随额定容量比的精确控制，克服了下垂控制方法牺牲幅值和频率精度的缺点，应用瞬时值控制也提高了逆变器的动态性能。
【专利说明】基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及逆变器并联运行的一种控制方法，尤其是涉及一种基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法。
【背景技术】
[0002]微电网供电方式为可再生能源发电的利用开辟了新的方向，同时也对电力系统功率控制器提出了全新的要求和挑战。越来越多的分布式逆变电源出现在低压配电网中，可能会出现数十台容量不同逆变器同时并联在同一个公共连接点上的情况，对于这种情况，一般要求并联逆变器在工作时其输出的有功功率和无功功率按照容量成比例，这样可以使逆变器均工作在相同状态，避免部分逆变器重载，提高逆变器并联系统供电冗余。
[0003]目前逆变器并联功率分配控制以下垂控制为主，该控制方法认为输出电压相位差决定有功功率输出，幅值差决定无功功率输出，只需要调节并联系统中各逆变器下垂控制系数呈比例即可实现不同容量逆变器的并联控制。这种方法的优点是控制简单易实现，缺点是有功和无功功率的耦合会直接影响控制效果，同时，它是以牺牲逆变器幅值和频率的精度来实现均流，这会影响输出电压的电能质量，并联逆变器的容量比越高，这种影响就表现的越严重。虚拟阻抗的概念是为了减去小逆变器输出功率耦合而提出的，这种控制不用在逆变器输出回路串联电感就可以增加上逆变器输出阻抗的感性成分，从而减去小了功率耦合，但是虚拟阻抗的引入会使逆变器在非线性负载情况下电压波形畸变严重。因此，有必要提供一种基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法，以满足工业应用需要。
【发明内容】
[0004]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法，应用可控虚拟阻抗的方法对输出阻抗进行重新设计，根据逆变器的容量来决定逆变器的输出电感，实现了逆变器输出功率随容量比的精确控制。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0006]一种基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法，包括以下步骤:
[0007]步骤S1:多个逆变器分别串联LCL滤波器后并联连接一共同连接点，在逆变器电压电流双闭环控制的基础上加上入一个电流补偿环和一个电流前馈，构建可控虚拟阻抗控制系统；
[0008]步骤S2:计算不同容量逆变器的额定容量比例，基于步骤SI中的控制系统将相应的逆变器输出阻抗随额定容量的反比例进行调整，实现逆变器输出功率按额定容量分配。
[0009]所述的基于步骤SI中的控制系统将相应的逆变器输出阻抗随额定容量的反比例进行调整具体包括:
[0010]201:基准参考频率ω。。和反馈的逆变器电容电压Vfil经过锁相环模块产生参考电压幅角Θ i ;
[0011]202:由参考电压幅角Θ jP基准参考幅值E。。获得参考电压VMf，Vref = E。。sin Θ j ；
[0012]203:参考电压Vief减去反馈的逆变器电容电压Vfil后经过PI控制器获得状态量
J(s), PI控制器的传递函数为:α+€，其中，ct为PI控制比例系数，T为PI控制积分时间常数，s为复数参量；
[0013]204:状态量J(S)减去输出电流前馈值β 1@后，经逆变器电容电压反馈补偿，再经过P控制器得到电流值Ιρ，P控制器的传递函数为:GPWM，其中，Isp为LCL滤波器的网侧电感Lsp上的电流，即输出电流，Ip为LCL滤波器的逆变器侧电感Lp上的电流，β为输出电流前馈系数，Gpwm SP控制比例系数；
[0014]所述的逆变器电容电压反馈补偿具体为输入量加上逆变器电容电压反馈补偿值，所述的逆变器电容电压反馈补偿值由逆变器电容电压Vfil经过滤波补偿器后乘Y来获得，
滤波补偿器的传递函数为
【权利要求】
1.基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 步骤S1:多个逆变器分别串联LCL滤波器后并联连接一共同连接点，在逆变器电压电流双闭环控制的基础上加上入一个电流补偿环和一个电流前馈，构建可控虚拟阻抗控制系统； 步骤S2:计算不同容量逆变器的额定容量比例，基于步骤SI中的控制系统将相应的逆变器输出阻抗随额定容量的反比例进行调整，实现逆变器输出功率按额定容量分配。
2.根据权利要求1所述的基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法，其特征在于，所述的基于步骤SI中的控制系统将相应的逆变器输出阻抗随额定容量的反比例进行调整具体包括: 201:基准参考频率ω。。和反馈的逆变器电容电压Vfil经过锁相环模块产生参考电压幅角ei; 202:由参考电压幅角0 i和基准参考幅值E。。获得参考电压VMf，Vref = E。。Sinei ； 203:参考电压VMf减去反馈的逆变器电容电压Vfil后经过PI控制器获得状态量J(S)，PI控制器的传递函数为:
其中，Ct为PI控制比例系数，T为PI控制积分时间常数，s为复数参量； 204:状态量J(S)减去输出电流前馈值β Isp后，经逆变器电容电压反馈补偿，再经过P控制器得到电流Ιρ，P控制器的传递函数为=Gpwm，其中，Isp为LCL滤波器的网侧电感Lsp上的电流，即输出电流，Ip为LCL滤波器的逆变器侧电感Lp上的电流，β为输出电流前馈系数，Gpwm为P控制比例系数； 205:电流Ip减去输出电流Isp后，经过滤波控制器获得逆变器电容电压Vfil ； 206:获得等效虚拟阻抗Ztl，表达式如下:
取
为逆变器输出电压角频率，则逆变器的输出阻抗Li的表达式如下:
根据公式(2)按额定容量的反比例调整相应逆变器输出阻抗的大小。
3.根据权利要求2所述的基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法，其特征在于，所述的逆变器电容电压反馈补偿具体为输入量加上逆变器电容电压反馈补偿值，所述的逆变器电容电压反馈补偿值由逆变器电容电压Vfil经过滤波补偿器后乘Y来获得，滤波补偿器的传递函数为
，其中，Y为电容电流补偿系数，cF Slcl滤波电容，Rf为阻尼电阻。
4.根据权利要求2所述的基于可控虚拟阻抗的不同容量逆变器并联控制方法，其特征在于，所述的滤波控制器的传递函数为
。
C? pS
【文档编号】H02M7/493GK104079198SQ201410335906
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月15日 优先权日:2014年7月15日
【发明者】赵晋斌, 刘海先, 沈樱 申请人:上海电力学院