智能型逆变器的初级、次级控制系统、控制系统及控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及逆变器控制领域，具体设及应用于分布式发电、基于下垂特性的微网 系统逆变器控制方法。
【背景技术】
[0002] 传统发电方式往往是W化石燃料的燃烧为代价，但随着传统能源的衰竭及环境污 染问题的加剧，人们急需找到一种新的发电方式W解决该一重要问题。面对新的发展要求， 新的形势和挑战，电网建设必须大力开发低碳技术、推广高效节能技术、积极发展新能源和 可再生能源。
[0003] 为此，有学者提出了分布式发电技术的方法，所谓分布式发电是指将小容量、低成 本、能够提供可靠和清洁能源的微源接入到大电网运行，与大电网互为支撑，是发挥分布式 发电系统效益的有效途径。虽然分布式发电具有许多优点，比如；发电位置分散、灵活，能够 很好地适应用户需求W及资源的分散性特点，污染少、能源利用率高、安装灵活等。但其也 有许多问题；控制困难，单机接入成本高；传统配电系统分析方法受到改变；发电状态受自 然条件的影响，相对于电网来说是一个不可控源。
[0004] 为了发挥分布式能源的优势，减弱分布式发电对电网的不利影响，人们提出了微 网的概念。微网是指由分布式电源、储能变换装置、相关负荷和监控状态、保护装置汇集而 成的小型发配电系统，是一个能够实现自我控制、保护和管理的自制系统，既可W与外部电 网并网运行，也可W孤立运行。
[0005] 由于分布式电源都是通过逆变器接入主电网的，因此对微源的控制也即主要是对 逆变器的控制。目前对逆变器的控制主要有PQ控制、恒压恒频（v/f)控制、下垂值roop) 控制。PQ控制主要适用于风力发电和光伏发电之类的分布式发电，其输出功率的大小受天 气环境变化影响较大，发电具有明显的波动性和间歇性，需要有大电网的支撑，即工作于并 网模式下。恒压恒频（V/f)控制适用于燃气轮机、燃料电池等分布式发电机蓄电池等储能 装置，由于其可W根据负荷需求调节自身的功率输出，适合于工作为孤岛模式。微网中的所 有逆变器可W看作是并联方式运行，但由于各个逆变器单元输出特性之间的差异W及连线 阻抗的不匹配，往往会产生很大的环流，为保证不同的分布式电源能够组成稳定可靠的微 型电网系统，就需要采用并联控制方法抑制环流，而下垂值roop)控制就是一种经典的并 联控制解决方案。
[0006] 传统的下垂控制是基于模拟传统电力系统中同步发电机下垂特性对逆变器实施 的一种方法。传统的下垂控制方法假设逆变器与负载之间的线路阻抗呈感性，然而在实 际的微电网中，线路阻抗是呈阻性或阻感性，此时传统下垂法无法实现有效的控制。为 了解决此问题，必须对传统的下垂控制进行改进。如德国学者A.化gler和N.Soultanis 在IEEEInternationalConferenceOnFuturePowerSystems上发表论文《Droop controlinLV-grids》，比利时学者KarelDeBrabandere在IEEETransactionson PowerElectronics上发表论文《AvoltageandfrequencydroopControlmethod forparallelinverters》，西班牙学者Guerrero在IEEETransactionsonIndustrial Electronics上发表的论文《Outputimpedancedesignofparallel-connectedUPS inve;rterswithwirelessload-sharingControl》等等。还有一些改进的下垂控制方法已 经申请了专利，如申请号为201410308681. 8,发明名称为一种适用于低压微网的改进型下 垂控制方法；申请号为201310648678. 6,发明名称为一种微型电网系统中用于分布式电源 并联运行模式的基于通信网络的改进的下垂控制方法；申请号为201310557294. 3,发明名 称为一种记及储能荷电状态的改进下垂控制方法；申请号为201110376388. 1，发明名称为 一种基于虚拟阻抗的微网逆变器电压电流双环下垂控制方法；申请号为201410153759. 3， 发明名称为一种基于相角下垂控制的微电网系统及组网方法；申请号为201110349629. 3， 发明名称为微电网孤岛运行控制系统中的改进下垂控制方法等等。
[0007] 上述论文或专利或是采用逆下垂控制的方法解决了阻性线路的情况，或是需要精 确的知道阻感比（R/幻，或是采用了基于"虚拟阻抗"的方法，或是采用某种简单函数对下垂 系数进行自动调节，或是需要有上层调度系统的支撑，或是需要记及储能荷电状态对下垂 系统进行动态整定，或是需要有中央控制器和通讯模块的存在等等。显然当微网的模型不 确定、负载出现较大波动时，上述方法有些显得力不从屯、，有些则需要的费用较大。
【发明内容】
[000引鉴于此，本发明的目的之一是提供一种智能型逆变器的初级控制系统，该系统不 直接依赖于线路阻抗参数，使得该系统对模型不确定性与不精确性具有更强的鲁椿性，本 发明的目的之二是提供一种智能型逆变器的次级控制系统，该系统采用基于模糊逻辑与 PS0算法结合的方法对比例、积分参数进行在线调整，而不是一些事先确定的固定的数值， 该样当系统负载出现较大波动时，二次控制方法对频率电压的控制仍能有效。与此同时本 发明还提供一种智能型逆变器的控制系统及控制方法。
[0009] 本发明的目的之一是通过W下技术方案实现的，一种智能型逆变器的初级控制系 统，包括初级控制模块，所述初级控制模块包括第一模糊调节器、功率计算器、低通滤波器、 下垂控制器、负载信息处理模块和第一PS0模块，所述功率计算器获取电路的电压电流得 到有功功率P和无功功率Q，经低通滤波器变换后生成新的有功功率P'和新的无功功率Q' 且P'和Q'输入到下垂控制器中；所述第一模糊调节器获取负载的相关信息，并结合第一 PS0模块在线求得的隶属度函数，计算出线路阻抗参数，并将阻抗参数输入到下垂控制器 中，所述下垂控制器结合线路阻抗参数、P'和Q'对电压和频率进行控制。
[0010] 优先的，所述第一模糊调节器的模糊规则为；如果Af值为L,且AV值为Ly且AP 值为Lm且AQ值为L。，则电阻R值为r，电感X值为W。其中，Ly、Ly、Lm、L。分别为经过负载 信息处理模块处理后的具体的频率差、电压差、有功功率差和无功功率差，r、W为经过第一 模糊调节器调节后输出的线路上的电阻和电感值。
[0011] 本发明的目的之二是通过W下技术方案实现的，一种智能型逆变器的次级控制系 统，包括次级控制模块，所述次级控制模块包括第二PS0模块、第二模糊调节器和PI控制 器，所述第二模糊调节器获得负载的频率和电压波动，并结合第二PS0模块在线调节的隶 属度函数信息，计算出比例积分参数，实现了对PI控制器参数的实时调节。
[0012] 优选的，所述第二模糊调节器的模糊规则为；如果Af值为Ly且AV值为Ly，则比 例参数值为Kp，积分参数值为Ki。其中，L,和Ly分别为负载信息处理模块处理后输出的频 率差值和电压差值，Kp和Ki为第二模糊调节器输出的二次控制中的比例和积分参数值。
[0013] 本发明的目的之S是通过W下技术方案实现的，一种智能型逆变器的控制系统， 包括初级控制系统和次级控制系统，还包括参考电压计算模块，所述参考电压计算模块根 据初级控制系统