一种孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制方法，属于分布式发电及 智能电网技术领域。
【背景技术】
[0002] 为了解决分布式电源接入电网的技术难题，电力系统相关学者们提出了微电网的 概念。微电网是由分布式微源、能量转换装置及本地负载通过网络互联组成，能够实现自我 控制、保护和管理的局部发电系统。在微电网中，大多数分布式微源均通过逆变器接口接入 交流母线，从而形成了一种多逆变器并联运行环境。
[0003] 由于交流母线上的本地负载多种多样，其中不可避免地有非线性负载存在，该样 就给微电网中的逆变器控制带来巨大挑战：除了考虑基波功率的合理分配W外，还需要有 效避免谐波功率对逆变器运行的影响；另外，各个并联逆变器均通过馈线接入交流母线，由 于各逆变器位置不一，馈线长度各异，进而导致馈线的电气参数各不相同。除此之外，各个 并联逆变器的额定容量未必一致，按照它们各自的额定容量分配功率，至今仍是孤岛微电 网多逆变器运行该一领域研究的难点。
[0004] 在现有技术中与本发明申请相关的内容主要有W下几篇文献：
[0005] 文献一为2014年6月发表在《电工技术学报》第29卷第6期上的《并联逆变器输 出阻抗分析及电压控制策略》一文。该文在分析低电压微电网多逆变器并联控制策略时，提 出了一种基于虚拟复阻抗的电压控制策略，引入的虚拟复阻抗中同时包含有虚拟电阻和虚 拟感抗；虚拟电阻使得逆变器输出阻抗中电阻分量增大；虚拟感抗呈负值、降低逆变器输 出阻抗中的电感分量。最终使逆变器等效输出阻抗呈现纯电阻性特性，并在低电压微电网 带纯电阻性负载实验中取得较好的实验效果。然而，该文实验验证部分应用的是纯电阻性 负载，而且两台并联逆变器的额定容量相同，故该文提出的控制方法是否能够有效应对实 际相对复杂的孤岛微电网多逆变器运行环境，有待进一步研究和验证。
[0006] 文献二为2013年11月发表在《电网技术》第37卷第11期上的《基于分频虚拟电 阻的多逆变器并联控制策略》一文。该文针对低电压微电网带非线性负载的多逆变器并联 系统，提出了一种分频虚拟电阻的多逆变器并联控制策略。对每个逆变器的输出电流采用 带通滤波器进行分频，得到各次谐波电流；通过将各次虚拟电阻分别引入到逆变器输出的 各次谐波电流反馈环中，得到各次指令谐波电压，从而对电压控制环进行修正。然而，该文 未对额定容量不一致的各逆变器功率均分控制进行研究，此外，相较于文献一中所述虚拟 复阻抗而言，文中所述分频虚拟电阻增大了逆变器输出阻抗中的电阻分量，但对于逆变器 输出阻抗中电感性分量不能够改变，故可W对其进一步研究和改进。
[0007] 中国专利文献CN102437589B公开了一种单相太阳能发电多逆变器并联功率均分 控制方法。该专利将PID控制方法与无差拍控制方法结合使用。但是，该专利未考虑谐波 功率、馈线阻抗不一致、逆变器额定容量不一致等实际条件下的多种复杂因素对逆变器功 率均分控制的影响。
[000引中国专利文献CN102842921B公开了一种鲁椿功率下垂控制的微电网多逆变器并 联电压控制方法。针对微电网中的每台逆变器，采用鲁椿功率下垂控制器计算并合成逆变 器输出参考电压；通过引入含电阻分量和感抗分量的虚拟复阻抗，使得逆变器输出阻抗在 工频条件下呈纯阻性。然而，该专利所设及方法虽可应用于线性负载条件下的多逆变器并 联控制系统，但应用于含有非线性负载、逆变器额定容量不一致等条件下的孤岛微电网多 逆变器并联控制系统时，应作进一步研究和改进。
[0009] 中国专利文献CN103227581B公开了一种谐波下垂控制的逆变器并联谐波环流抑 制方法，包括谐波下垂控制、功率下垂控制及电压控制。谐波下垂控制通过快速傅里叶FFT 变换分频检测特征次谐波功率，根据谐波下垂特性，计算出逆变器输出的特征次谐波参考 电压；功率下垂控制计算出基波参考电压；两者合成作为逆变器输出参考电压。然而，该专 利需要对瞬时有功功率和瞬时无功功率进行快速傅里叶变换FFT，分频检测出各特征次谐 波功率，然后再对各特征次谐波分别计算并合成谐波参考电压，该样具体实施过程过于复 杂，程序计算量比较大，可能会影响系统的快速响应速度。
[0010] 综上所述，现有技术中并未较好地解决低电压微电网中存在的谐波功率、馈线阻 抗不一致、逆变器额定容量不一致等实际复杂因素时逆变器功率均分控制该一技术难题。
【发明内容】
[0011] 针对现有技术的不足，本发明公开了一种孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制 方法。
[0012] 本发明的技术方案如下：
[0013] 一种孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制方法，该方法适用于孤岛微电网多逆 变器并联功率均分控制系统，所述孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制系统包括若干并 联的逆变器、公共母线、线性和非线性负载、集中控制器；所述逆变器的主电路包括顺次连 接的直流稳压电源、H桥逆变电路、LC滤波电路、馈线，所述H桥逆变电路设有S1-S4四个功 率开关管，所述逆变器还包括驱动及保护电路、本地控制器；若干个并联的逆变器通过所述 馈线连接至公共母线，所述公共母线上接有线性和非线性负载，所述公共母线上还设有集 中控制器；
[0014] 所述集中控制器对公共母线电压进行采样处理和计算，所述集中控制器的输出通 过低带宽通信传送至各并联逆变器的本地控制器中，所述本地控制器输出信号通过所述驱 动及保护电路，驱动所述H桥逆变电路S1-S4四个功率开关管的开通与关断；具体步骤包 括：
[0015] (1)在每个采样周期的起始点，本地控制器对滤波电容电压U。。、滤波电感电流 。、馈线电流。分别进行采样与处理；集中控制器对公共母线电压Up。。进行采样、处 理与计算，得到dq坐标系下公共母线电压h次谐波分量的d坐标分量值Uptdd和q坐标分 ^寺直。口(；化_。；
[0016] (2)利用滑窗离散傅里叶变换SDFT提取滤波电容电压U。。的基波分量U。,。，利用 滑窗离散傅里叶变换SDFT提取馈线电流iii。。。的基波分量iU。。,。;对U。延时四分之一 工频周期，得到滤波电容电压U。。基波分量U。的共辆值UP，对iii。。,。延时四分之一工 频周期，得到馈线电流。基波分量i 。的共辆值iihe。；
[0017] 做对滤波电容电压U。。基波分量Uef。W及Uef。的共辆值Uef日进行化L锁相， 得到滤波电容电压U。。相位角0。；
[001引 （4)集中控制器通过低带宽通信，将dq坐标系下公共母线电压h次谐波分量的d坐标分量值iVthj和q坐标分量值Uj传送至本地控制器；本地控制器参考滤波电容电压 Uc_。相位角0。，对iVchj和Upeehj进行dq/a0坐标变换，得到aP坐标系下公共母线电 压Upee的h次谐波分量UW及h次谐波分量U。的共辆值UpEchJ;
[0019] 妨将iVeh_。、Veh_e与h次谐波反馈系数Gh运算，得到h次谐波虚拟阻抗电压Uvh;
[0020] (6)由滤波电容电压U。。的基波分量Uef。及Uef。的共辆值UefP、馈线电流iihe 。的基波分量i 。及i。的共辆值iIhWj，通过功率计算得到有功功率P和无功功率 Q;
[0021] (7)由有功功率P和无功功率Q，通过下垂控制得到参考电压角频率《和参考电 压幅值E;
[0022] (8)由滤波电容电压U。。相位角0。、参考电压角频率《和参考电压幅值E合成 下垂控制输出参考电压Udt。。。。；
[002引（9)iihef。、iihefP和虚拟基波阻抗运算，得到基波虚拟阻抗电压Uvf;
[0024] (10)下垂控制输出参考电压U&。。。。减去基波虚拟阻抗电压Uyf和滤波电容电压 U。。基波分量U。,。，得到的差值通过第一准比例谐振控制进行电压调节；h次谐波虚拟阻抗 电压Uyh加上滤波电容电压U。。，得到的和值通过第二准比例谐振控制进行电压调节；
[0025] (11)第一准比例谐振控制的输出减去第二准比例谐振控制的输出，得到的差值为 参考电流itef;
[0026] (。）参考电流iuf减去滤波电感电流ihv。，得到的差值再乘W电流增益Ki，得到 调制倍号if;
[0027] (蝴调制信号i述过驱动及保护电路，驱动H桥逆变电路S1-S4四个功率开关管 的通断。
[002引根据本发明优选的，所述步骤（1)中，集中控制器对公共母线电压IV。进行采样、 处理与计算，得到dq坐标系下公共母线电压h次谐波分量的d坐标分量值Uptdd和q坐标 分量值IVchj，具体步骤包括：
[0029] a、集中控制器通过滑窗离散傅里叶变换SDFT提取公共母线电压IV。基波分量 Upcc；La和h次谐波分量U 。，对Up。巾。延时四分之一工频周其月，得到U 。的共辆值Upcc；L e，对iVth_。延时四分之一h次谐波频率周期，得到U 。的共辆值Uptthj;滑窗离散傅里叶 变换SDFT在Z域中的传递函数Hsdpt(z)如式（I)所示：
[0030]
【主权项】
1. 一种孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制方法，其特征在于，该方法适用于孤岛 微电网多逆变器并联功率均分控制系统，所述孤岛微电网多逆变器并联功率均分控制系统 包括若干并联的逆变器、公共母线、线性和非线性负载、集中控制器；所述逆变器的主电路 包括顺次连接的直流稳压电源、H桥逆变电路、LC滤波电路、馈线，所述H桥逆变电路设有 3144四个功率开关管，所述逆变器还包括驱动及保护电路、本地控制器；若干个并联的逆 变器通过所述馈线连接至公共母线，所述公共母线上接有线性和非线性负载，所述公共母 线上还设有集中控制器； 所述集中控制器对公共母线电压进行采样处理和计算，所述集中控制器的输出通过