一种基于可调虚拟阻抗的微网逆变器下垂控制方法

文档序号:9669995阅读:2027来源:国知局
一种基于可调虚拟阻抗的微网逆变器下垂控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及分布式发电及电力电子技术领域,特别是一种基于可调虚拟阻抗的微 网逆变器下垂控制方法。
【背景技术】
[0002] 分布式发电系统值istributedGenerationSystem)是一种能与环境相兼容的独 立电源系统,存在着风能、太阳能、燃料电池、微型燃气轮机和储能系统等多种能源的组台 供电。也可W通过逆变器并联的形式接入微型公共电网,运对促进我国能源的高效利有重 要意义。它具有灵活的变负荷性调峰性能,能满足电力系统和用户的特殊要求,可为边远用 户或商业区提供较高的供电可靠性。节省输变电投资,尤其适合可真生能源利用,是缓解我 国能源问题、解决我国环境污染和保障我国电力安全的重要途径之一。
[0003] 下垂控制借鉴同步发电机的一次调频控制,采用功率和电压之间下垂关系控制逆 变器的输出功率,实现并联逆变器的功率均分。相比其它控制方式而言,下垂控制可使得 系统的结构简单、功能冗余,安装维修快捷,系统扩容方便,成本低,并联运行更加可靠。但 实际操作中存在功率输出和电压偏差的天然矛盾。为提高微源对输出端电压的控制性能, 在单环下垂控制方法的基础上,增加了电压和电流内环控制。该方法根据下垂特性设计了 微源的功率外环控制器,实现了微源基于本地信息的功率自动分配功能;其次,利用电压闭 环控制器提高了对微源输出端电压控制能力;并利用电流闭环控制器提高了系统的响应速 度。但由于各电源输出阻抗特性和连线阻抗不同,控制方式和无功调节方法各异,系统各点 电压分布各不相同,尤其在低压微网中,线路阻抗阻性成分不可忽略,使得电源输出有功和 无功分量不能解禪,运将对上述"功率-电压-电流环下垂控制方法的控制性能产生不 利影响。通过设计虚拟阻抗可使得并联系统中输出阻抗感性成分占绝对比重,从而满足下 垂控制的应用条件W及改善禪合,并可降低实际阻抗差异影响,但运是W更大的电压跌落 为代价的,且虚拟阻抗设计的好坏直接影响感性线路条件下并联运行逆变器型电源间无功 功率分配的精度。
[0004] 研究逆变器输出阻抗及线路阻抗的变化特点,提出结合智能控制方法的可调虚拟 阻抗下垂控制方法,无疑将有利于提高微网的稳定性和运行性能。

【发明内容】
阳〇化]本发明所要解决的技术问题是,针对现有技术不足,提供一种基于可调虚拟阻抗 的微网逆变器下垂控制方法,使PQ下垂控制解禪,并能在线路阻抗不对称的情况下保持公 共点电压稳定、均分无功功率。
[0006]为解决上述技术问题,本发明所采用的技术方案是:一种基于可调虚拟阻抗的微 网逆变器下垂控制方法,包括W下步骤: 阳007] 1)检测逆变器的S相输出电流i。和S相公共点电压IU,获得有功功率P和无功功 率Q;
[0008] 2)设定无功功率的参考值Qref;
[0009]3)将无功功率Q和无功功率的参考值QfW作为给定信号,Q与Qfpf之间的偏差e 和偏差变化率e。作为隶属云推理器的输入信号,采用隶属云模型对虚拟阻抗ZV进行在线调 整,得到虚拟阻抗可调量AZv;
[0010] 4)将AZv与虚拟阻抗初始值相加,得到最终的虚拟阻抗值; W11] W将最终的虚拟阻抗值乘W逆变器输出电流得到电压Uy,然后与PQ下垂控制输 出的电压Upq相减,得到的信号送入PWM,实现逆变器功率器件的通断控制。
[0012] 本发明虚拟阻抗的可调量AZv的计算过程包括W下步骤:
[0013] 1)定义偏差、偏差变化率和虚拟阻抗可调量的云集分别为:
[0014]E= (NB,NI,NS,Z,PS,PM,PB};
[0015]EC= (NB,NI,NS,Z,PS,PM,PB};
[0016]AZv= (NB,NI,NS,Z,PS,PM,PB};
[0017] 其中,NB、NM、NS、Z、PS、PM、PB分别代表负大、负中、负小、零、正小、正中、正大;
[0018] 2)利用上述云集构建下述二维云模型规则库:
[0019]
[0020]扣对于输入信号E、EC,在取得上述二维云模型规则库中相应的语言值后,该语言 值刺激各规则生成器的前件CG、i,每一CGxi随机地产生一组正态分布值y1,,所有的iii,组 成一个激活强度矩阵,选取所述激活强度矩阵的最大值Wm。、,WWm。、为输入值,得到Y条件 一维正态云发生器为Zj.=£:v ± ?yyinf、//,,,。、.,其中,E'。二R巧叫,Heq);控制Y条件一维正 态云发生器CGyi产生m滴云滴Zi;其中,i= 1,2,,n;j= 1,2,,m;Enq是无功功率的赌, Heq是无功功率的超贿;Ex是期望值;则'
阳0川虚拟阻抗Zv= -Rl-AR-JoAX;其中Rl表示逆变器线路的固定电阻值,Xl表示逆 变器线路的固定电感值,AR表示由于外界影响使逆变器线路阻抗发生变化的电阻值,AX 表示由于外界影响使逆变器线路阻抗发生变化的电感值。
[0022] 所述虚拟阻抗初始值为化Ol+jO. 001)Q。
[0023] 与现有技术相比,本发明所具有的有益效果为:本发明设置的虚拟阻抗能使PQ下 垂控制解禪,本发明方法能在线路阻抗不平衡的情况下均分功率,使公共连接点电压保持 稳定,有利于提高微网的稳定性,改善微网的运行性能。
【附图说明】
[0024] 图I是微网逆变器的等效电路图;
[0025] 图2是本发明控制方法总体控制框图;
[0026] 图3为规则生成器原理图;
[0027] 图4 (a)立相公共点电压;图4化)S相公共点电压与理想电压之差;图4(C)无功 功率与有功功率。
【具体实施方式】
[0028] 图1为微网逆变器的等效电路图。系统主要参数如下:DG1和DG2是直流电压,模 拟微源的输出,直流电压值为500V。控制每个逆变器输出电压的峰值为31IV,频率为50化。 负载为阻感负荷,电阻值为10Q,电感值为ImH。线路阻抗为町二0. 5Q,XImH,由于外 界环境的影响导致线阻变化,AR为0. 30,AX为1. 5mH。
[0029] 如图2所示,本发明控制步骤为:
[0030] 步骤1 :检测逆变器的输出电流i。和输出电压IU,获得有功功率P和无功功率Q。 阳0川步骤2 :设定无功功率的参考值Qref。
[0032] 步骤3 :采用隶属云模型推理器对虚拟阻抗Zv进行在线调整。将无功功率Q和QfW 作为给定信号,Q与Qw之间的偏差e和偏差变化率e。作为隶属云推理器的输入信号。输 出信号是虚拟阻抗的可调量AZv。
[0033] 首先产生一个期望值为化、标准差为化的正态随机赌:
[0034] E'n=lUEn,He) (1)
[0035] 然后产生一个期望值为Ex、标准差为E'。的正态随机数: 阳036] Xi=lUEx,E'n) 似
[0037] 最后得到满足具有正态分布形式的隶属度方程:
(3)
[0039] 拥有隶属度Jii的Xi是云滴,产生数滴云滴构成隶属云。利用式(1)、(2)、(3)分 别获得输入信号和输出信号的隶属云模型。
[0040] 设X,y是定量输入值,GA((ExxE巧),巧nx化y),化ex,化y))是二维正态云模型, 如果細足 W41] E'nx=R巧nx,Hex) (4) 阳0创 E'M=R脑y,Hey) (5)
((,)
[0044] 得到带X条件的二维正态云发生器。
[0045] 上述部分描述的是二维正态云发生器,是规则生成器中的前件CG、i,如图3所示。
[0046] 分别定义偏差、偏差变化率和虚拟阻抗可调量的云集分别为:
[0047] E= (NB,NI,NS,Z,PS,PM,PB}
[0048] EC= (NB,NI,NS,Z,PS,PM,PB}
[0049] AZv= (NB,NI,NS,Z,PS,PM,PB}
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