一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于微电网孤岛模式下分布式电源发电技术领域，设及一种多台单相电压 源型逆变器并联的无功环流抑制方法。
【背景技术】
[0002] 为了解决分布式电源容量小、数目多的特点给传统电网的控制和管理带来的问 题，微电网结构应用而生。逆变器是分布式电源接入微电网的接口方式之一，当多台分布式 电源接入微电网，就形成了多逆变器并联环境。微电网有并网和孤岛两种工作模式，在孤岛 模式下，通常采用下垂控制方法来实现逆变器并联控制，若各逆变器输出电压的幅值、频率 W及相角存在差异，会产生从一台逆变器流入另一台逆变器的环流，其中，引起无功功率不 能按容量比值均分的环流分量称为无功环流。环流的存在严重影响电能质量、系统的稳定 性W及设备的安全性，因此，解决环流问题是实现逆变器并联的先决条件。针对无功环流抑 审IJ，现有的方法是通过调节给定电压幅值或调节无功下垂系数来实现的。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是提供一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，与 现有技术中单独调节给定电压幅值或无功下垂系数的方法相比，具有更好的无功环流抑制 效果及更快的响应速度。
[0004] 本发明所采用的技术方案是，一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制 方法，包括W下步骤：
[0005] 步骤1，采集逆变器X的的输出电压la日输出电流i,，其中X为逆变器的编号，取 值为[0,n];
[0006] 步骤2,根据平均功率计算方法计算得到逆变器X的平均有功功率Pi和平均无功 功率
[0007] 步骤3,采用下垂控制器对平均有功功率P,和平均无功功率Q,进行处理，得到逆 变器X的输出电压参考值Uuf y;
[000引步骤4,将输出电压参考值UufX与逆变器X的输出电压UX作差，并经过电压调节 器处理得到逆变器X的输出电流参考值iuf y;
[0009] 步骤5,将输出电流参考值iufy与逆变器X的输出电流iy作差，并经过电流调节 器处理得到调制信号；
[0010] 步骤6,调制信号经过调制模块进行调制处理得到逆变器X的开关管驱动信号，逆 变器X的控制器根据开关管驱动信号对逆变器X进行控制，从而抑制环流。
[0011] 本发明的特点还在于，
[0012] 步骤2中采用传统乘积法、虚拟正交矢量计算法或积分平均法进行平均功率计 算。
[0013] 步骤4中电压调节器为比例积分调节器、比例谐振调节器或重复控制调节器。
[0014] 步骤5中电流调节器为无差拍调节器、预测电流调节器或比例调节器。
[0015] 步骤3具体按照W下步骤实施：
[0016] 步骤3. 1，下垂控制器分别根据平均有功功率Py求取逆变器X的输出电压参考值 相位0y;
[0017] 和根据平均无功功率化求取逆变器X的输出电压参考值的幅值Umx;
[0018] 步骤3. 2,下垂控制器根据输出电压参考值相位0 ,与输出电压参考值的幅值Um, 得到逆变器X的输出电压参考值Uuf
[0019] 步骤3. 1中下垂控制器根据平均有功功率求取输出电压参考值相位0y方法为：
[0020] A，将逆变器X的平均有功功率Py与有功下垂系数Kh作乘，并用空载电压频率f* 减去作乘后的结果Kpy?Py;
[0021] 其中，有功下垂系数Kpy按照W下方法求取：
[0022]
【主权项】
1. 一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，其特征在于，包括以下步 骤： 步骤1，采集逆变器X的的输出电压udP输出电流ix，其中X为逆变器的编号，取值为 [〇,n]; 步骤2,根据平均功率计算方法计算得到逆变器x的平均有功功率匕和平均无功功率Qx; 步骤3,采用下垂控制器对平均有功功率匕和平均无功功率Q，进行处理，得到逆变器x的输出电压参考值x; 步骤4,将输出电压参考值uMf，与逆变器x的输出电压ux作差，并经过电压调节器处 理得到逆变器x的输出电流参考值iMfx; 步骤5,将输出电流参考值iMfx与逆变器x的输出电流ix作差，并经过电流调节器处 理得到调制信号； 步骤6,调制信号经过调制模块进行调制处理得到逆变器x的开关管驱动信号，逆变器x的控制器根据开关管驱动信号对逆变器x进行控制，从而抑制环流。
2. 根据权利要求1所述的一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，其 特征在于，所述步骤2中采用传统乘积法、虚拟正交矢量计算法或积分平均法进行平均功 率计算。
3. 根据权利要求1所述的一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，其 特征在于，所述步骤4中电压调节器为比例积分调节器、比例谐振调节器或重复控制调节 器。
4. 根据权利要求1所述的一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，其 特征在于，所述步骤5中电流调节器为无差拍调节器、预测电流调节器或比例调节器。
5. 根据权利要求1至4中任意一项所述的一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环 流抑制方法，其特征在于，所述步骤3具体按照以下步骤实施： 步骤3. 1，下垂控制器分别根据平均有功功率Px求取逆变器x的输出电压参考值相位 和根据平均无功功率Qx求取逆变器x的输出电压参考值的幅值U 步骤3. 2,下垂控制器根据输出电压参考值相位0x与输出电压参考值的幅值U"得到 逆变器x的输出电压参考值uMfx。
6. 根据权利要求5所述的一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，其 特征在于，所述步骤3.1中下垂控制器根据平均有功功率求取输出电压参考值相位0 X* 法为： A，将逆变器x的平均有功功率匕与有功下垂系数KPx作乘，并用空载电压频率f#减去 作乘后的结果KPx ?Px; 其中，有功下垂系数按照以下方法求取：
其中，fN和PNx分别为系统的额定频率以及额定有功功率； B，将步骤A中得到的差值f#-KPx ，经过积分器积分后得到输出电压参考值相位0 x。
7.根据权利要求5所述的一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，其 特征在于，所述步骤3. 1中下垂控制器根据平均无功功率求取输出电压参考值的幅值 方法为： A，将逆变器x输出平均无功功率Qx和给定无功参考值QMf相减，得到无功偏差A(^;其 中，QMf根据负载的无功功率大小来确定，若负载需要无功为Qm由n台同容量逆变器提供， 则QMf取值为Q> ; B，判断无功偏差的绝对值|AQx|是否大于给定无功偏差阈值AQMf，AQMf<eQMf，其 中eG(5%~10%)，若|AQx|>AQMf，则执行步骤C;否则，保持上一拍的无功下垂系数 KQx的放大倍数K/和空载电压幅值减小值K2'不变，按照公式：Umx=(U#_K2'）_QX *1^ ?!(/， 计算输出电压参考值的幅值Umx，U#空载电压幅值； 步骤C，根据公式
_，计算无功下垂系数KQx的放大倍数K1; 和根据公式
卜算空载电压幅值减小值K2; 步骤D，判断无功下垂系数的放大倍数&是否大于无功下垂系数的最大限值K_，若IPIU，则令K1=Kmax，然后按照公式：Umx=(UMg-Qx ?KQx ?Kmax计算逆变器输出电压参考 值的幅值；否则按照公式Umx= (U#-K2)-Qx ?KQx ? &计算逆变器输出电压参考值的幅值。
【专利摘要】本发明公开了一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，包括以下步骤：采集逆变器x的输出电压ux和输出电流ix；计算逆变器x的平均有功功率Px和平均无功功率Qx；对平均有功功率Px和平均无功功率Qx进行处理，得到输出电压参考值urefx；将输出电压参考值urefx与逆变器x的输出电压ux作差，并经过电压调节器处理得到输出电流参考值irefx；将输出电流参考值irefx与逆变器x的输出电流ix作差，并经过电流调节器处理得到调制信号；调制信号经过调制模块得到逆变器x的开关管驱动信号。本发明的一种多台单相电压源型逆变器并联的无功环流抑制方法，与现有技术中单独调节给定电压幅值或无功下垂系数的方法相比，具有更好的无功环流抑制效果及更快的响应速度。
【IPC分类】H02J3-38, H02M7-493
【公开号】CN104811074
【申请号】CN201510177899
【发明人】任碧莹, 郝金莉, 孙向东, 安少亮
【申请人】西安理工大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月15日