一种微电网中并联逆变器的功率分配系统的制作方法

本实用新型涉及微电网孤岛运行状态下分布式电源发电并网领域，特别是涉及一种微电网中并联逆变器的功率分配系统。

背景技术：

分布式发电方式较传统的发电方式具有建设周期短、低碳环保、能源利用率高、占地面积小等优势，特别是在用电高峰时段对本地电力负荷的供电比大电网集中供电更经济、更有效。但是，随着分布式发电技术的广泛采用，其自身缺陷也日益显现，比如：单机并网成本高、对配电网系统产生扰动等。为了更好的利用分布式电源，一些学者提出了微电网的概念。

微电网是一种结合分布式发电单元、储能设备、负荷以及电力电子变换器的小规模分散型的独立发电系统。微电网对于本地电力用户可以增加供电的可靠性、保持电压稳定、降低电能损耗等，对大电网来说可以被视为一个可控单元，可以在相当短的时间内动态响应以满足外部电力系统的需求。在正常时，微电网可与大电网协调运行；当大电网出现故障或检修时，微网中的逆变器要作为电压源建立电压和频率的支撑，同时逆变电源能够按容量分配功率，提供优质的电能。但是，在微电网孤岛运行状态如何合理分配并联逆变器的功率仍是目前亟需解决的问题，其对微电网的建设和提升新能源的利用率尤为重要。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺陷和各种不足之处，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种微电网中并联逆变器的功率分配系统，在微电网孤岛运行状态能够合理分配并联逆变器的功率。

为实现上述目的，本实用新型提供一种微电网中并联逆变器的功率分配系统，包括配电网、至少一组光伏分布式发电单元、至少一组风机分布式发电单元、以及蓄电池分布式发电单元，所述配电网、光伏分布式发电单元、风机分布式发电单元和蓄电池分布式发电单元都并联接入母线并都向负荷供电，还包括中枢控制器，所述光伏分布式发电单元包括依次串接的光伏发电组件、第一逆变器、第一滤波器和第一阻抗控制器，所述第一阻抗控制器包括第一控制器、连接在第一滤波器和母线之间的第一电阻器组、用于采集光伏分布式发电单元的线路中电压和电流的第一数据采集器、以及第一单刀多置开关，所述第一电阻器组包括第一固定电阻、以及多个通过所述第一单刀多置开关与第一固定电阻并联连接的第一调节电阻，所述第一控制器和第一单刀多置开关相连接；所述风机分布式发电单元包括依次串接的风机发电组件、第二逆变器、第二滤波器和第二阻抗控制器，所述第二阻抗控制器包括第二控制器、连接在第二滤波器和母线之间的第二电阻器组、用于采集风机分布式发电单元的线路中电压和电流的第二数据采集器、以及第二单刀多置开关，所述第二电阻器组包括第二固定电阻、以及多个通过所述第二单刀多置开关与第二固定电阻并联连接的第一调节电阻，所述第二控制器和第二单刀多置开关相连接；所述第一控制器、第一数据采集器、第二控制器和第二数据采集器都与中枢控制器相连接。

优选地，所述蓄电池分布式发电单元包括依次串接的蓄电池储能发电组件和第三逆变器。

进一步地，所述光伏分布式发电单元中的第一调节电阻有两个，所述风机分布式发电单元中的第二调节电阻有两个。

进一步地，所述第一滤波器和第二滤波器都为RLC滤波器。

本实用新型涉及的微电网中并联逆变器的功率分配系统具有以下有益效果：

通过第一阻抗控制器和第二阻抗控制器能够得到光伏分布式发电单元和风机分布式发电单元各自当前线路中的等效阻抗，中枢控制器计算出等效阻抗和线路期望等效阻抗的比值后向第一阻抗控制器和第二阻抗控制器发出指令，控制第一单刀多置开关和第二单刀多置开关动作，以控制接入各自线路中的电阻大小，从而调节线路的自身阻抗，完成微电网中并联逆变器的功率的合理分配，从而有利于微电网的建设、以及提升新能源的利用率。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图对本专利进行详细说明。

附图说明

图1为本申请中微电网中并联逆变器的功率分配系统的结构示意图。

图2为本申请中第一阻抗控制器的结构示意图。

图3为本申请中第二阻抗控制器的结构示意图。

图4为微电网两机组并联系统的模型示意图。

元件标号说明

1 配电网 8 风机发电组件

2 负荷 9 第二逆变器

3 中枢控制器 10 第二滤波器

4 光伏发电组件 11 第二阻抗控制器

5 第一逆变器 111 第二数据采集器

6 第一滤波器 112 第二单刀多置开关

7 第一阻抗控制器 113 第二固定电阻

71 第一数据采集器 114 第二调节电阻

72 第一单刀多置开关 12 蓄电池储能发电组件

73 第一固定电阻 13 第三逆变器

74 第一调节电阻

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例进行详细介绍。

如图1所示，本实用新型提供一种微电网中并联逆变器的功率分配系统，包括配电网1、至少一组光伏分布式发电单元、至少一组风机分布式发电单元、以及蓄电池分布式发电单元，所述配电网1、光伏分布式发电单元、风机分布式发电单元和蓄电池分布式发电单元都并联接入母线并都向负荷2供电。为了实现光伏分布式发电单元中逆变器和风机分布式发电单元中逆变器的功率的合理分配，如图1所示，功率分配系统还包括中枢控制器3。所述光伏分布式发电单元包括依次串接的光伏发电组件4、第一逆变器5、第一滤波器6和第一阻抗控制器7；如图2所示，所述第一阻抗控制器7包括第一控制器、连接在第一滤波器6和母线之间的第一电阻器组、用于采集光伏分布式发电单元的线路中电压和电流的第一数据采集器71、以及第一单刀多置开关72，所述第一电阻器组包括第一固定电阻73、以及多个通过所述第一单刀多置开关72与第一固定电阻73并联连接的第一调节电阻74，所述第一控制器和第一单刀多置开关72相连接。所述风机分布式发电单元包括依次串接的风机发电组件8、第二逆变器9、第二滤波器10和第二阻抗控制器11；如图3所示，所述第二阻抗控制器11包括第二控制器、连接在第二滤波器10和母线之间的第二电阻器组、用于采集风机分布式发电单元的线路中电压和电流的第二数据采集器111、以及第二单刀多置开关112，所述第二电阻器组包括第二固定电阻113、以及多个通过所述第二单刀多置开关112与第二固定电阻113并联连接的第一调节电阻74，所述第二控制器和第二单刀多置开关112相连接。所述第一阻抗控制器7中的第一控制器和第一数据采集器71、以及第二阻抗控制器11中的第二控制器和第二数据采集器111都与中枢控制器3相连接。

优选地，所述光伏分布式发电单元中的第一调节电阻74有两个、分别为电阻R1和电阻R2，所述风机分布式发电单元中的第二调节电阻114有两个、分别为电阻R3和电阻R4。所述第一滤波器6和第二滤波器10都为RLC滤波器。所述蓄电池分布式发电单元包括依次串接的蓄电池储能发电组件12和第三逆变器13。

上述微电网中并联逆变器的功率分配系统中，两个分布式发电单元的阻抗控制器(即光伏分布式发电单元中的第一阻抗控制器7和风机分布式发电单元中的第二阻抗控制器11)通过中枢控制器3相连。微电网中并联逆变器的功率分配系统实现并联逆变器功率分配的理论依据为：如图4所示，在微电网中，分布式发电电源输出的有功功率Pn和无功功率Qn表示为：

式(1中，Un和分别为分布式发电单元的输出电压的幅值和相角；U0为微电网并联母线连接点的电压；Zn和分别为分布式发电单元的输出阻抗和线路阻抗的等效阻抗和阻抗角。由于Un与U0之间的相角差极小，以及一般线路的电感远大于电阻值，因此可得：

假设P1＝k P2以及Q1＝k Q2和为了消除微电网环流对控制系统带来的不利影响，可令U1＝U2，可得：

由上式可得，要满足P1＝k P2和Q1＝kQ2的条件如下：

kZ1＝Z2 (5)

因此，由上述推导式可知，实现并联逆变器的功率分配需要在保证分布式发电单元输出电压的幅值和相角相同的前提下，需要调节等效阻抗Z。

而本申请涉及的微电网中并联逆变器的功率分配系统中，正常时，联络点(point of common coupling，PCC)处于闭合状态，配网和分布式电源同时向负荷2供电。当大电网故障和检修时，PCC节点断开，微电网处于孤岛运行状态，此时，为保证负荷2的用电需求，需要分布式电源按容量进行功率的分配。具体为：在中枢控制器3中输入光伏分布式发电单元的期望功率PN1和风机分布式发电单元的期望功率PN2；光伏分布式发电单元中：如图1和图2所示，第一阻抗控制器7两端的a接口和b接口分别接母线和第一滤波器6，第一数据采集器71采集光伏分布式发电单元当前线路的电压和电流并计算出当前线路的等效阻抗、再将等效阻抗发送给中枢控制器3，中枢控制器3计算出等效阻抗和线路期望等效阻抗的比值后向第一阻抗控制器7发出指令，则第一阻抗控制器7控制第一单刀多置开关72动作，第一单刀多置开关72可将第一调节电阻74R1或R2与第一固定电阻73并联，达到调节第一阻抗控制器7a、b两端阻抗的目的，使光伏分布式发电单元线路中的功率由当前功率P1变成输入在中枢控制器3中的期望功率PN1，实现功率分配；同理，风机分布式发电单元中：如图1和图3所示，第二阻抗控制器11两端的c接口和d接口分别接母线和第二滤波器10，第二数据采集器111采集风机分布式发电单元当前线路的电压和电流并计算出当前线路的等效阻抗、再将等效阻抗发送给中枢控制器3，中枢控制器3计算出等效阻抗和线路期望等效阻抗的比值后向第二阻抗控制器11发出指令，则第二阻抗控制器11控制第二单刀多置开关112动作，第二单刀多置开关112可将第二调节电阻114R3或R4与第二固定电阻113并联，达到调节第二阻抗控制器11c、d两端阻抗的目的，使风机分布式发电单元线路中的功率由当前功率P2变成输入在中枢控制器3中的期望功率PN2，实现功率分配。

综上所述，本实用新型通过第一阻抗控制器7和第二阻抗控制器11能够得到光伏分布式发电单元和风机分布式发电单元各自当前线路中的等效阻抗，中枢控制器3计算出等效阻抗和线路期望等效阻抗的比值后向第一阻抗控制器7和第二阻抗控制器11发出指令，控制第一单刀多置开关72和第二单刀多置开关112动作，以控制接入各自线路中的电阻大小，从而调节线路的自身阻抗，完成微电网中并联逆变器的功率的合理分配，从而有利于微电网的建设、使新能源发电更具经济性、以及提升新能源的利用率。

综上所述，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

以上对本实用新型实施例所提供的一种微电网中并联逆变器的功率分配系统进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制，凡依本实用新型设计思想所做的任何改变都在本实用新型的保护范围之内。