一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的方法。
【背景技术】
[0002] 新型城镇配电网是分布式电源的巨大载体，如何更加合理高效的利用分布式清洁 能源，扩大接入容量及提高功率等级，已成为当前新能源分布式光伏发电领域研宄的重点。 太阳能光热发电、光伏发电等新能源的大量接入使得供电可靠性等需要更加关注，另外因 电力电子器件本身的限制，分布式能源大量接入新型城镇配电网需要采用多逆变器并联的 拓扑结构方式，而多逆变器的并联运行，势必会带来分布式电源接入新型城镇配电网可靠 性的问题。
[0003] 考虑到并网多逆变器并联运行控制系统带载非线性负荷、多逆变器交流侧输出电 压之间输出功率不平衡，有学者提出了虚拟阻抗技术能够很好的应用到多逆变器并联系统 中，根据反馈原理，经过合理的叠加虚拟阻抗，改变逆变器输出阻抗，使得输出呈阻性和感 性的特征，并根据其特性重新设定下垂控制器，该方法在多逆变器并联均流及功率分配得 到了高效的应用。
[0004]当多逆变器并联系统运行时，其中开关管高开关频率、含有谐波及非线性负载的 新型城镇配电网等，都能够对多逆变器交流侧输出电压产生影响，使得多逆变器之间交流 侧输出功率不平衡，在各个逆变器之间产生带有多次谐波的通路电流，影响各个逆变器之 间输出功率，又因采用反馈控制的方法，存在调节滞后的缺点，此时如果使用虚拟阻抗技 术，就无法很好实时的抑制多逆变器之间的输出功率不平衡、实现各个逆变器之间的均流 及保证其系统调节的快速性，新型城镇配电网的供电可靠性大大降低。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明提供一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的方法，采 用前馈控制，依据扰动信号直接对被控制量进行调节控制，调节控制快速性好，解决分布式 电源多逆变器并联系统存在反应滞后和均流差的问题，提高新型城镇配电网络的供电可靠 性。
[0006] 为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：
[0007] -种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的方法，其特征在于，包括如下步骤：
[0008] S01 :在三相并网逆变器的每个开关周期内，采样两个并联逆变器输出交流侧的三 相电流并计算两个逆变器之间通路的电流，采样配电网侧三相电压；
[0009] S02 :对逆变器之间通路的电流分别先进行三相静止坐标系到两相静止坐标系的 转换，得到逆变器之间通路的电流在a，0轴的分量，再进行两相静止坐标系到两相同步 旋转坐标系的转换，得到逆变器之间通路电流在d，q轴的分量；
[0010] S03:将配电网侧三相电压经过锁相环处理得到电压幅值Ud及配电网相角0 ;
[0011] S04 :对步骤S01中采样的两个逆变器输出交流侧的三相电流的对应相进行作差 处理并做1/2处理得到扰动三相不平衡通路电流ib，再进行三相静止坐标系到两相静止坐 标系的转换，得到扰动不平衡电流的d，q轴分量为ibd，ibq;
[0012] S05 :采样三相并网逆变器的直流母线侧电压Ud。，与系统直流侧电压给定值作 差处理，经过PI调节作为电流的给定值< ;
[0013] S06 :对两个并联逆变器进行下述操作：
[0014] A:对其中一个逆变器：
[0015] 将ibd与电流给定值^叠加后，与本逆变器交流侧输出电流的d轴分量进行作差处 理，最后经PI控制器进行调节；
[0016] 令无功电流给定值等于0,然后与ibq叠加后，与本逆变器交流侧输出电流的q轴 分量进行作差处理，最后经PI控制器进行调节；
[0017] B:对另外一个逆变器：
[0018] 将电流给定值（与本逆变器交流侧输出电流的d轴分量进行作差处理，最后经PI 控制器进行调节；
[0019] 令无功电流给定值等于0,与本逆变器交流侧输出电流的q轴分量进行作差处理， 最后经PI控制器进行调节；
[0020] C:对步骤A和步骤B得到的两相旋转坐标的值进行两相旋转坐标系到两相静止坐 标的转换；
[0021] D:将两相静止坐标系的值采用空间矢量控制法进行调制，输出三组IGBT晶闸管 对应相的占空比信息，触发对应相开关管控制并网逆变器的工作。
[0022] 根据自动控制原理，反馈控制发生作用的前提是系统中出现扰动信号并使得被控 制量发生变化，进而导致调节器的输入侧的偏差信号发生变化，控制调节器启动改变输出 的调节信号，抑制扰动对被控制量进行调节。由于反馈调节控制存在滞后于扰动的现象，反 应调节慢。而本发明采用前馈控制恰恰克服了此缺点，依据扰动信号直接对被控制量进行 调节控制，调节控制快速性好。
[0023] 与当前现有的控制方法相比，有以下优点：
[0024] 1)结合新型城镇的建设理念，采用前馈控制理论的思想，保证供电可靠性，反应快 速性好，理论简洁清晰，容易控制和实现。
[0025] 2)采用前馈控制方法，省去一些复杂控制器，对硬件设备要求低，减少了电流传感 器，使得系统稳定性增强。
[0026] 3)在新型城镇配电网中，增加了系统接入容量，促进分布式发电模块化的进程，减 小系统的损耗。
[0027] 本发明的有益效果是：采用前馈控制，依据扰动信号直接对被控制量进行调节控 制，使得输出功率达到平衡的作用，调节控制快速性好，解决分布式电源多逆变器并联系统 存在反应滞后和均流差的问题，提高新型城镇配电网络的供电可靠性。
【附图说明】
[0028] 图1是三相并网逆变器并联系统的拓扑结构图及输出功率不平衡电流通路的流 动路径图；
[0029] 图2是本发明基于环路电流前馈补偿的三相并网逆变器并联系统抑制输出功率 不平衡的控制方法。
【具体实施方式】
[0030] 下面结合附图和具体的实施例对本发明技术方案作进一步的详细描述，以使本领 域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限 定。
[0031] 新型城镇配电网中多清洁能源采用分布式电源多逆变器并联技术，导致出现多逆 变器交流侧输出功率不平衡的问题，如图1所示是两个三相并网逆变器并联系统的拓扑结 构图。
[0032] 图1中，两组三相全桥逆变电路组成三相并网逆变器的并联系统，每组逆变器全 桥逆变结构采用经典的6个反并联二极管的拓扑结构。本系统中是分布式发电的模式，因 此直流母线侧的电容器的结构也是分布式的，容易实现模块化管理，可以有N个分布式电 源组成，为并联系统提供直流侧电压电流，但必须保证合理的出力特性，并联逆变器直流侧 的储能电容Q，两组并网逆变器的直流侧的P，N分别连接在一起形成并联结构，第一个逆变 器的交流侧输出端Ula，Ulb，仏。与第二个逆变器的交流侧输出端U2a，U2b，U2。对应相连接，共同 并入三相电网。后级交流侧，依据本系统可以使用LCL滤波结构，滤波效果好，图中为了绘 制方便，未绘制该部分。LR2为滤波电感的等效阻抗，ea，eb，e。为三相配电网的A，B，C相。
[0033] 针对三相系统的a相（b，c相的分析类似）进行分析，本发明拓扑结构中两个逆变 器的环路通路分别为：
【主权项】
1. 一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的方法，其特征在于，包括如下步骤： 501 :在三相并网逆变器的每个开关周期内，采样两个并联逆变器输出交流侧的三相电 流并计算两个逆变器之间通路的电流，采样配电网侧三相电压； 502 :对逆变器之间通路的电流分别先进行三相静止坐标系到两相静止坐标系的转换， 得到逆变器之间通路的电流在a，0轴的分量，再进行两相静止坐标系到两相同步旋转坐 标系的转换，得到逆变器之间通路电流在d，q轴的分量； S03:将配电网侧三相电压经过锁相环处理得到电压幅值Ud及配电网相角0 ; 504 :对步骤S01中采样的两个逆变器输出交流侧的三相电流的对应相进行作差处理 并做1/2处理得到扰动三相不平衡通路电流ib，再进行三相静止坐标系到两相静止坐标系 的转换，得到扰动不平衡电流的d，q轴分量为ibd，ibq; 505 :采样三相并网逆变器的直流母线侧电压Ud。，与系统直流侧电压给定值作差 处理，经过PI调节作为电流的给定值 506 :对两个并联逆变器进行下述操作： A:对其中一个逆变器： 将ibd与电流给定值 < 叠加后，与本逆变器交流侧输出电流的d轴分量进行作差处理， 最后经PI控制器进行调节； 令无功电流给定值等于〇,然后与ibq叠加后，与本逆变器交流侧输出电流的q轴分量 进行作差处理，最后经PI控制器进行调节； B:对另外一个逆变器： 将电流给定值€与本逆变器交流侧输出电流的d轴分量进行作差处理，最后经PI控制 器进行调节； 令无功电流给定值等于〇,与本逆变器交流侧输出电流的q轴分量进行作差处理，最后 经PI控制器进行调节； C:对步骤A和步骤B得到的两相旋转坐标的值进行两相旋转坐标系到两相静止坐标的 转换； D:将两相静止坐标系的值采用空间矢量控制法进行调制，输出三组IGBT晶闸管对应 相的占空比信息，触发对应相开关管控制并网逆变器的工作。
2. 根据权利要求1所述的一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的方法，其特征在 于，在步骤S02中，利用Clarke变换对逆变器之间通路的电流分别进行三相静止坐标系到 两相静止坐标系的转换。
3. 根据权利要求1所述的一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的方法，其特征在 于，在步骤S02中，利用Park变换进行两相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的转换。
4. 根据权利要求1所述的一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的方法，其特征在 于，在步骤S04中，利用Clarke变换进行三相静止坐标系到两相静止坐标系的转换。
【专利摘要】本发明公开了一种抑制逆变器并联系统输出功率不平衡的方法，采用前馈控制，依据扰动信号直接对被控制量进行调节控制，调节控制快速性好，解决分布式电源多逆变器并联系统存在反应滞后和均流差的问题，提高新型城镇配电网络的供电可靠性。省去一些复杂控制器，对硬件设备要求低，减少了电流传感器，使得系统稳定性增强。在新型城镇配电网中，增加了系统接入容量，促进分布式发电模块化的进程，减小系统的损耗。
【IPC分类】H02M7-493
【公开号】CN104578871
【申请号】CN201510021474
【发明人】陈泾生, 王建明, 周建华, 陈久林, 孙蓉, 张佑鹏, 孙国城, 袁晓冬
【申请人】国家电网公司, 江苏省电力公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 国电南瑞科技股份有限公司
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2015年1月15日