微网中并联变流器系统效率优化方法及变流器投切方法

微网中并联变流器系统效率优化方法及变流器投切方法
【专利摘要】本发明公开了一种微网中并联变流器系统效率优化方法及变流器投切方法，属于微网中并联变流器协调控制研究领域。该策略基于单台变流器的损耗二次函数模型，通过前推回代方法计算出稳态下N台并联变流器的最优输出功率配比，实现总体损耗的最小化，提升系统效率。进一步，随着负载功率的变化，通过精确计算损耗曲线的交点位置优化变流器的投切点，以保证系统在全负载范围内都保持最小损耗运行。本发明策略根据变流器的损耗参数离线计算并设计并联变流器系统的稳态工作点，降低了变流器运行损耗，实现整体效率的最优，对提高能源利用率、降低发电成本起到关键作用，为工程应用提供了很好的参考价值。
【专利说明】微网中并联变流器系统效率优化方法及变流器投切方法 【技术领域】
[0001] 本发明属于微网中并联变流器协调控制研究领域，具体设及一种微网中并联变流 器系统效率优化方法及其变流器投切方法。 【【背景技术】】
[0002] 随着环境污染和能源危机的日益加剧，微网、新能源和分布式发电相关技术成为 研究热点。微网作为整合分布式电源和负载互联的能源系统，各类分布式发电单元例如太 阳能光伏电池板、风力发电机等，必须通过电力电子变流器作为接口连接至公共母线。并联 变流器提高了发电系统的功率等级，具有可靠性高，扩展性强等优点，在微网和分布式发电 中有着广泛应用。转换效率作为变流器的重要指标之一，对提高能源利用率，降低成本起到 关键作用。随着微网和可再生能源发电的快速发展，并联变流器系统运行效率的提升将会 带来可观的长期经济效益。
[0003] 目前，例如采用新型半导体SiC和GaN开关器件，改进变流器拓扑结构，变换调制策 略等方法，能有效地减小损耗，在提升变流器效率方面取得了一定成效。然而，上述方法都 局限于单台变流器电能转换效率的提升。在并联系统中，负载侧的功率需求会在多台变流 器之间分配。对于系统中每一台变流器而言，自身的损耗和转换效率会随着它实际输出功 率的变化而变化。因此，并联系统的总损耗和运行效率与稳态时各台变流器的输出功率分 配直接相关。可W设法寻求使得系统总损耗最小，整体效率最高的输出功率分配方式，为并 联变流器系统稳态工作点的优化提供了空间。目前，并联变流器协调控制领域的大部分研 究成果都致力于解决并联变流器系统电压和频率控制W及稳定性等问题。从提升系统运行 效率角度出发，设计并联变流器稳态工作点的优化运行策略相关工作非常少见。 【
【发明内容】
】
[0004] 为了弥补现有技术存在的空白，本发明提出了一种微网中并联变流器系统效率优 化方法及其变流器投切方法，将总损耗最小化，能够实现系统在全负载范围内始终保持最 局效率运行。
[0005] 本发明是通过W下技术方案来实现：
[0006] -种微网中并联变流器系统效率优化方法，假定并联变流器系统由N台变流器并 联而成，则其效率优化方法包括W下步骤：
[0007] (1)计算每台变流器的损耗参I
[000引（2)将第一台变流器和第二台变流器等效为等效变流器12,计算该等效变流器12 的损耗参数
[0009] (3)将等效变流器12与第=台变流器等效为等效变流器123,计算该等效变流器 123的损耗参勤
[0010] (4)重复步骤(3)，将上一步得到的等效变流器与第!什I台变流器合并等效为等效变 流器I2.. ? (m+1),计算專效变流器I2' ? ? (m+1)的虹耗参数""-11, -(c"ir, 叫).' 直至求出全部N-2组等效变流器的损耗参数，其中，m = 3，4，…，N-2;
[0011] (5)根据稳态下的负载功率PLoad、等效变流器（123 ??? (N-I))的损耗参数 禹123...N_1;，W及第N台变流器的损耗参数计算第N台变流器应当承担负载功率的最优分 配比k〇p_N、第N台变流器的输出功率设定值P〇ut_N，W及等效变流器（123 - ? ? (N-I))的输出 功率Pout_(123..'N-l);
[001^ (6似等效变流器（123- ? - N-1)的输出功率P0ut_(i23...N-i)作为稳态下的负载功 率，根据等效变流器（123…N-2)的损耗参数薪123...N-2)和第N-1台变流器的损耗参数蘇_1计 算第N-I台变流器的最优功率分配比及其输出功率设定值W及等效变流器（123- ? - N-2) 的输出功率；
[0013] (7)重复步骤(6)，根据前一步获得的等效变流器12- ? - n的输出功率和等效变 流器12 - ? *(n-l)的损耗参数W及第n台变流器的损耗参数计算第n台变流器的最优功率 分配比及其输出功率设定值W及等效变流器12 - ? *(n-l)的输出功率，直至求得第一台 变流器和第二台变流器的输出功率设定值，其中，n = N-2，…，3。
[0014] 进一步，单台变流器的损耗参数的计算方法为：
[0015] (1.1)获取单台变流器的转换效率-输出功率曲线；
[0016] (1.2)单台变流器的二次损耗函数表达式：
[0017]
[0018] 其中，一次项Cl ? Pnut表示开关损耗，二次项?巧;It表示欧姆损耗，常数项CO表示由 驱动电路等产生的固定损耗；
[0019] (1.3)根据二次损耗函数计算转换效率；
[0020] (1.4)将步骤（1.1)中变流器的转换效率-输出功率曲线所对应的数据点，代入转 换效率关于输出功率的函数中进行数据拟合，求出损耗参数CO, Cl, C2。
[00別]进一步，等效变流器I2... (m+1)的损耗参数爲乱，如邮=仁。_牌,.如,+,))..， 根据W下公式计算：
[0022]
[0023]
[0024]
[0025]
[00%] 进一步，步骤(5)中所述的第N台变流器应当承担负载功率的最优分配比kw_N、第N 台变流器的输出功率设定值Pnut_N，W及等效变流器（123 - ? -(N-I))的输出功率 Pout_(123...N-l)根据W下公式计算：
[0027]
[002引 Pout-N = k0p_N ? PLoad。
[0029] P〇utJ123'''N-：L) = (l-k〇p_N) ? PLoad
[0030] 一种微网中并联变流器投切方法，该并联变流器采用上述的优化方法，且该并联 变流器中所有变流器的损耗参数相同，所述投切方法为：
[0031 ]首先根据每一个变流器的损耗参数计算每一个变流器的启动功率Pstart_n，当前时 刻的负载功率PLDad大于第一台变流器的启动功率但小于第二台变流器的启动功率时，开启 第一台变流器，当前时刻的负载功率PLDad大于第二台变流器的启动功率但小于第S台变流 器的启动功率时，开启第二台变流器，与第一台便利器均分负载功率，W此类推，随着负载 功率的增长，每超出某一Pstart_n的值，就将第n台变流器投入运行，n = 1，2，…，N ;当负载功 率降低时，每低于某一Pstart_n的值，就将第n台变流器关断切除。
[0032] 进一步，第n台变流器的启动功率Pstart_n的计算方法为:首先对比n-1台和n台等效 变流器的损耗曲线，将变流器的投切点由变流器额定容量的整数倍移动到等效变流器损耗 曲线的交叉点，保证整个负载范围内始终运行在最小损耗的包络线上；
[0033] 损耗参数相同的n-1台和n台等效变流器对应的损耗方程为：
[0034]
[0035]
[0036] 所述交叉点的损耗功率满足
[0037] Pl〇ss_n-l = Ploss_n (3)
[0038] 联立公式（1)至(3)即可求出交叉点的负载功率。
[0039] 与现有技术相比，本发明至少具有W下有益效果:本发明公开的微网中并联变流 器系统效率优化运行策略旨在提升并联变流器系统整体运行效率。该策略基于单台变流器 的损耗二次函数模型，通过前推回代方法计算出稳态下N台并联变流器的最优输出功率配 比，实现总体损耗的最小化，提升系统效率。进一步，随着负载功率的变化，通过精确计算损 耗曲线的交点位置优化变流器的投切点，W保证系统在全负载范围内都保持最小损耗运 行。本发明策略根据变流器的损耗参数离线计算并设计并联变流器系统的稳态工作点，降 低了变流器运行损耗，实现整体效率的最优，对提高能源利用率、降低发电成本起到关键作 用，为工程应用提供了很好的参考价值。 【【附图说明】】
[0040] 图1为两种典型变流器工业产品的转换效率Tl-输出功率Pnut曲线和测试数据点， W及二次损耗曲线的拟合结果，其中(a)为EMERSON公司3.5kW DC/DC变流器，（b)为ABB公司 50kW光伏逆变器；
[0041] 图2为本发明所研究的N台并联变流器系统输出功率与损耗示意图；
[0042] 图3为N台变流器并联系统的前推回代计算方法示意图；
[0043] 图4为传统逐次启停法与本发明所提出的优化策略下并联变流器系统的运行损耗 曲线对比，其中（a)为EMERSON公司3.5kW DC/DC变流器，（b)为ABB公司50kW光伏逆变器；
[0044] 图5为WlO台变流器并联系统作为算例，按照优化策略与传统逐次启停法在全负 载范围内运行的整体效率曲线，其中（a)为EMERSON公司3.5kW DC/DC变流器，（b)为ABB公司 50kW光伏逆变器。 【【具体实施方式】】
[0045] -种微网中并联变流器系统效率优化运行策略，包括W下步骤：
[0046] 1)根据生产商在产品数据手册中提供，或通过硬件实验自行测试计算，获得单台 变流器的转换效率n-输出功率Pnut曲线。
[0047] 2)基于单台变流器的二次损耗函数表达式：
[004引
[0049] 其中，一次项Cl ? Pwt表示开关损耗，二次项表示欧姆损耗，常数项CO表示 由驱动电路等产生的固定损耗。损耗参数CO, Cl, C2均为数值恒定的常数。
[0050] 将二次损耗函数表达式代入转换效率n的计算式中：
[0化1 ]
[0052] 将步骤1)中变流器的转换效率Tl-输出功率Pnut曲线所对应的数据点，代入W上转 换效率n关于输出功率Pnut的函数表达式中进行数据拟合，求出损耗参数CO, Cl, C2的值。可W 借助计算机软件，例如Matlab等辅助工具完成数据拟合，方便、准确地求取参数值。
[0053] 3)对于N台变流器组成的并联系统内每一台变流器，重复步骤1)和步骤2)，直至N 台变流器义白的棉段泉撕全^^献求出：
[0化4]
[0055] 其中，用向量备表示第i台变流器所对应的一组损耗参数:co_i，ci_i，C2_i，i = 1，…， N。
[0056] 4)将第I台和第2台变流器所对应的损耗参数ft =(c。i，Ci_,，& I)和義=(c。2:,Ci 2,? 3) 代入下式：
[0化7]
[0化引 [0化9]
[0060]
[0061] 其中，第1台和第2台变流器合并，损耗之和等效为一台新的变流器独立运行，二次 损耗函数的常数项、一次项和二次项参数分别为:(3〇^12)，(3^12)，〇2^12)。将第1台和第2台变 流器合并等效的变流器命名为:等效变流器（12)，采用向量禹12>表示等效变流器（12)所对 应的一组损耗参数。
[0062] 5)将等效变流器（12)和第3台变流器所对应的损耗参邀
和
代入与步骤4)中形式相同的计算式：
[0063]
[0064]
[00 化]
[0066]
[0067]其中，等效变流器（12)和第3台变流器合并等效为等效变流器（123)，损耗参数分 别为：COJl23) ,ClJl23) ,C2Jl23)，义用向量客(]23)表不。
[006引 6)不断重复上述过程，将前一步求出的等效变流器（12 ?? -111),111 = 3,…，N-2所
什1台变流器的损耗参数
[0070]
[0071]
[0072]
[0073] 直至求出全部N-2组等效变流器所对应的损耗参数：
[0074]
[0075] 7)将稳态下的负载功率PLoad、等效变流器（123 ? ? ? N-1)的损耗参数焉巧3'.哨-1)与 第N台变流器的损耗参数是^代入下式：
[0076
[0077
[0078
[0079] 其中，k〇p_N为第N台变流器所应承担负载功率的最优分配比，P〇ut_N为优化后的第N 台变流器输出功率设定值，P。ut_(123...N-リ为等效变流器（123???N-l)的输出功率，即前N- 1台变流器的输出功率总和。
[0080] 8)将Pcrntjm..N-1)作为PLoad,与等效变流器Q23…N- 2)的损耗参数％过哨-2)、第N-I 台变流器的损耗参数寅W代入与步骤7)中形式相同的计算式：
[0081]
[0082] Pout-N-I = k〇p_N-l ? Pout_(123''.N-：L);
[0083] P〇utJ123-'-N-2) = ( l-k〇p_N-l) ? PoutJ 123---N-D
[0084] 其中，k〇p_N-l和Pout_N-汾别为第N-I台变流器对应的最优功率分配比和输出功率设 定值。P。ut_(l23...N-リ为等效变流器（123???N-2)的输出功率，即前N-2台变流器的输出功率 总和。
[00化]9)不断重复上述过程，将前一步求出的等效变流器（12- ? - n)，n = N-2,…，3所 对应的输出功率?。。。123...。)、等效变流器（123---11-1)的损耗参数島凹...。-〇^及第11台变 流器的损耗参数替。代入计算式：
[0086]
[0087] POUt n - kop n * Pout_(123-'-n)
[008引 P0utJ123'''n-：L) = (l-k0p_n) ? Pout_(123'.'n)
[0089] 直至求得等效变流器(12)的输出功率P?t_(i2)，将第I台和第2台变流器的损耗参数 賓和襄代入计算式：
[0090]
[0091] P〇ut_2 = k〇p_2 ? Pout-(U)
[0092] Pout-I= (l-k〇p_2) ? P〇ut_(i2)
[0093] 至此，在某一稳态负载功率为PLnad的情况下，并联系统内全部N台变流器的输出功 率最优设定值均被求出:P?t_l，Pcmt_2，…，Pcmt_N。
[0094] 为了寻求变流器之间输出功率的最优分配方式，本发明推导出了步骤7)中最优配 比k〇p_N的计算表达式，详细解释如下：
[0095] 1)当只有两台变流器A和B并联分担负载功率时。当变流器B的输出功率为Pwt_B = k ? PLoad 化=0 ~1)，则变流器 A 的输出功率为：Pout_A = PLoad-Pout_B=(l-k).PLoad。
[0096] 2)若变流器A和B的二次损耗函数的参数分别为(ao，ai，a2)和化〇也加），根据步骤 2)中单台变流器的二次损耗函数表达式，两台变流器的总损耗为：
[0097]
[009引 3)在稳态时负载功率PLDad保持不变，X PlDSS中唯一的独立变量为k。对上式分别求 对k的一阶和二阶导数：
[0099
;
[0100] 其中，由于单台变流器的二次损耗函数中每一项都代表一种特定的损耗，因此所 有参数包括曰2和b2均为正值。负载功率PLoad始终为正值，显然总损耗的二阶导数恒大于0。于 是，令一阶导数等于0的解即对应着总损耗取到最小值的最优功率分配比kop，计算式如下：
[0101]
[0102]为了将最优功率分配比的计算方法由两台变流器推广至多台变流器并联的一般 情况，本发明在步骤4)中给出了等效变流器的概念和损耗参数的计算方法，详细解释如下：
[0104]
[0103] 当两台变流器A和B按照kop输出功率时，将kop的表达式代入总损耗的计算式中，合 并同类项整理可得：
[0105]
[0106]
[0107]
[010 引
[0109]
[0110]
[0111]
[0112]
[0113] W上计算结果表明，当按照最优配比输出功率时，两台并联变流器的损耗之和仍 可W表示为一个关于总输出功率的二次函数，且常数项、一次项和二次项系数仍为常数， 仅与单台变流器各自的损耗参数相关，与输出功率无关。也就意味着在损耗层面，两台并联 变流器可W等效为一个单台变流器独立运行。引入运一损耗等效变流器的概念后，对于一 个N台变流器组成的并联系统，首先在步骤4)至步骤6)中，通过不断向前递推，完成N-2组等 效变流器所对应的损耗参数计算。在此基础上，在步骤7)至步骤9)中，通过不断向后迭代， 逐次求得第N台至第1台变流器所对应的输出功率最优设定值:Pduln，…，PDUt_2，PDUt_l。运一 组输出功率对应着使得系统总损耗最小，整体运行效率最高的最优稳态工作点。
[0114] -般情况下，对于一个特定的并联系统，通常采用来自于同一生产商的型号相同 的产品，W便于简化操作、维护和扩展。当型号和容量相同时，不同变流器损耗函数参数之 间的差异可W忽略。在运种情况下，在步骤3)中有
'代入 步骤4)至步骤6)中，计算出的N-2组等效损耗参数呈现W下规律：
[0115]
[0116] ci_(123..'N-l) = Cl
[0117]
[0118] 其中，m台变流器(mG 2，…，N-I)并联等效的损耗参数零次项变为m倍，一次项不 变，二次项变为1/m。将上式中等效损耗参数代入步骤7)至步骤9)，计算出的最优配比、等效 变流器和单台变流器的输出功率为：
[0119]
[0120]
[0121]
[0122] 其中，每一步最优配比的计算结果都令第n台变流器(nGN，…，2)承担总负载功率 PLnad的1/N，最终负载功率由N台变流器均分。
[0123] 由此可W得到结论:对于损耗参数相同的N台并联变流器，可W省去复杂的前推回 代计算步骤，平均承担负载功率是取得系统整体效率最高的运行方式。
[0124] 对于一个多台变流器组成的并联系统，在不同稳态条件下，除了负载功率的分配 比率，变流器投切运行的次序也会对系统整体效率产生很大影响。
[0125] 当变流器输出功率较小时，由于固定损耗占比重相对较大，变流器的运行效率很 低。显然在轻载情况下，将并联系统内全部的变流器都投入运行是不合理的。当系统的负载 需求在较大范围内变化时，一般采用逐次启停法实现变流器的投切。对于一个N台变流器组 成的并联系统，初始状态时所有变流器都关断。随着负载功率的上升，首先开启第一台变流 器。当负载功率达到第一台变流器的额定输出功率时，第二台开启。依次类推，直到系统内 所有变流器均开启。当负载功率减小时，向相反方向按照相同原理逐次停机。假设变流器的 额定容量为Po,当前负载功率为PLoad,那么投入运行的变流器台数为N= [PLoad/P0] + l。其中， 前N-I台变流器工作在满载状态，输出额定功率Po;第N台工作在不满载状态，输出功率Pn = PLoad-(N-l)P〇。逐次启停的工作方式保证了对每台变流器容量的充分利用，然而系统的整体 效率并不始终都是最优的。
[0126] 对于损耗参数相同的N台变流器组成的并联系统，为保证整体效率在负载变化的 全范围内始终保持最高，在前述步骤的基础上，本发明进一步提出了变流器投切点的优化 设计方法，包括W下步骤：
[0127] 1)当变流器的损耗参数为
寸，按照下式计算出 N个数据点：
[012 引
[0129] Pstart_n代表第n台变流器的启动功率，其中，N个数据点的数值满足依次递增的顺 序。
[0130] 2)在中央控制器中存储一系列口3*3,*_。，11=1，2，-'加勺数值作为执行变流器投入或 切除运行所对应的负载功率点。检测当前时刻负载功率PLDad的大小，根据负载功率的变化 范围控制变流器投切。具体操作为：当Pstart_l《PLoad<Pstart_2时，只开启第怡变流器单独运 行；当Pstart_2《PLoad<Pstart_3时，开启第始变流器，与第一台变流器均分负载功率运行。W 此类推，随着负载功率的增长，每超出某一Pstart_n的值(n= 1，2，…N)，就将第n台变流器投 入运行。当负载功率降低时，每低于某一Pstart_n的值，就将第n台变流器关断切除。根据前述 前推回代计算得到的结论，所有投入运行的变流器应均分负载功率运行，使系统总损耗最 小化，提升整体效率。
[0131] 在1)中本发明给出了优化后的变流器投切点计算公式，详细解释如下：
[0132] 第n台变流器的启动功率Pstart_n的计算方法为:首先对比n-1台和n台等效变流器 的损耗曲线，该两个损耗曲线必定存在一个交叉点，该交叉点可W保证整个负载范围内始 终运行在最小损耗的包络线上，然后将变流器的投切点由变流器额定容量的整数倍移动到 等效变流器损耗曲线的交叉点；损耗参数相同的n-1台和n台等效变流器对应的损耗方程 为：
[0133]
[0134]
[01对交叉点处满足条件:Pl0ss_n-l = Ploss_n，将两式联立即解得投切第n台变流器的交叉 点所对应的负载功率为：
[0136]
[0137] 下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而 不是限定。
[0138] 本发明提供了一种旨在提升并联变流器系统整体运行效率的优化运行策略，其原 理如图2、图3和图4所示。基于两种典型变流器工业产品的数据作为算例，将本发明提出的 优化策略与传统逐次启停法在全负载范围内运行的整体效率曲线进行了对比，结果如图5 所示。可W看出，优化后的运行策略使系统整体效率在整个负载范围内，特别是轻载情况下 得到显著提升。
[0139] 其具体实现步骤如下：
[0140] 1)如图1所示，根据产品数据手册中提供的转换效率Tl-输出功率Pnut曲线和和测 试数据点，基于变流器的二次损耗函数，借助Matlab软件进行参数拟合。两种变流器产品的 损耗参数拟合值在表1中列出。
[0141] 表1损耗参数拟合值
[0142]
[0143] 2)两种产品各WlO台变流器并联系统作为算例。基于表1列出的损耗参数，按照下 式分别计算出10个数据点：
[0144]
[0145] 3)在中央控制器中存储一系列Pstart_n，n=l，2,…10的数值作为执行变流器投入 或切除运行所对应的负载功率点。随着负载功率的增长，每超出某一 Pstart_n的值(n=l， 2，…10 )，就将第n台变流器投入运行。当负载功率降低时，每低于某一Pstart_n的值，就将第n 台变流器关断切除。所有投入运行的变流器按照台数均分负载功率。具体的，在图4(a)和 (b)中，分别绘制了两种并联变流器系统在传统逐次启停法和优化策略下的运行损耗。图中 标识为1、2、3的细实线分别代表单台、两台和=台等效变流器的损耗曲线。在交叉点1之前， 只开启一台变流器单独运行，当负载功率超过交叉点1、交叉点2时，分别投入第二台和第= 台变流器。所有投入的变流器按照均分负载功率输出。相比于深色粗虚线所示的传统逐次 启停方法下的运行损耗，采用改进方法后，系统在整个负载范围内始终运行在最小损耗的 包络线上(如浅色粗虚线所示）。
[0146] 图5(a)和(b)分别绘制了两种变流器并联系统按照优化策略与传统逐次启停法在 全负载范围内运行的整体效率曲线。使用优化运行策略时，系统整体效率在整个负载范围 内，特别是轻载情况下得到显著提升。其中EMERSON dc/dc变流器并联系统的效率最大和平 均提升分别为1.55%和0.56%，ABB光伏逆变器并联系统的效率最大和平均提升为1.48% 和0.47%。同时传统逐次启停法中投切点附近系统效率的骤降也通过优化方法得到弥补， 效率曲线在较低和中间负载范围内非常平直，始终保持较高水平。基于此两种典型变流器 并联系统的算例具有代表性，验证了本发明所提出系统效率优化运行策略的有效性。
[0147] 本发明给出一种微网中并联变流器系统效率优化运行策略。为了验证该优化策略 的有效性，作者基于两种典型变流器工业产品的数据手册给出了具有代表性的算例，对并 联系统按照优化策略与传统逐次启停法的运行方式和系统效率进行对比和分析。典型算例 证明了该优化策略可W实现并联变流器系统整体运行效率的显著提升，为工程应用提供 了很好的参考价值。
【主权项】
1. 一种微网中并联变流器系统效率优化方法，其特征在于:假定并联变流器系统由N台 变流器并联而成，则其效率优化方法包括W下步骤： (1) 计算每台变流器的损耗参数磊二i = l，…，N; (2) 将第一台变流器和第二台变流器等效为等效变流器12,计算该等效变流器12的损 耗参数葛P)=(仁〇_"])，、巧，仁2_(巧)； (3) 将等效变流器12与第Ξ台变流器等效为等效变流器123,计算该等效变流器123的 损耗参数巧二口3):，马 J凶)，C] (123)); (4) 重复步骤(3)，将上一步得到的等效变流器12…m与第m+1台变流器合并等效为等效变流 器!2... (m+1)，计算等效变流器！2... (m+1)的损耗参数曼应...帕邱=(? (風咖 直至求出全部N-2组等效变流器的损耗参数，其中，m = 3，4，…，N-2; (5) 根据稳态下的负载功率扣。3d、等效变流器（123· ·· (N-1))的损耗参数客(脚..N-1)， W及第N台变流器的损耗参数客W计算第N台变流器应当承担负载功率的最优分配比kw_N、第 N台变流器的输出功率设定值PDut_N，W及等效变流器（123· · -(N-1))的输出功率 P〇ut_(123'.'N-l); (6) w等效变流器（123 · · ·Ν-1)的输出功率P〇ut_(i23…N-リ作为稳态下的负载功率，根 据等效变流器（123…N-2)的损耗参数焉,23…似)和第N-1台变流器的损耗参数療W计算第N- 1台变流器的最优功率分配比及其输出功率设定值W及等效变流器（123. . .N-2)的输出 功率； (7) 重复步骤(6)，根据前一步获得的等效变流器12. .. η的输出功率和等效变流器12. . .(η-1)的损耗参数W及第η台变流器的损耗参数计算第η台变流器的最优功率分配 比及其输出功率设定值W及等效变流器12· · *(η-1)的输出功率，直至求得第一台变流 器和第二台变流器的输出功率设定值，其中，η = Ν-2，…，3。2. 根据权利要求1所述的一种微网中并联变流器系统效率优化方法，其特征在于:单台 变流器的损耗参数的计算方法为： (1.1) 获取单台变流器的转换效率-输出功率曲线； (1.2) 单台变流器的二次损耗函数表达式：其中，一次项C1 · Pout表示开关损耗，二次项C2 表示欧姆损耗，常数项C0表示由驱动 电路等产生的固定损耗； (1.3) 根据二次损耗函数计算转换效率； (1.4) 将步骤（1.1)中变流器的转换效率-输出功率曲线所对应的数据点，代入转换效 率关于输出功率的函数中进行数据拟合，求出损耗参数C0，C1，C2。3. 根据权利要求1所述的一种微网中并联变流器系统效率优化方法，其特征在于:等效 变流器 1 2 …（mW )的损耗参数客"23...(,,"1)) = (c〇_(i23...(,,"i)) ,、123...(,"+1))，Α_(ι23...(,,"ι)))根据 w 下公式计算：4. 根据权利要求1所述的一种微网中并联变流器系统效率优化方法，其特征在于:步骤 (5 )中所述的第N台变流器应当承担负载功率的最优分配比knp_N、第N台变流器的输出功率 设定值Pcmt_N，W及等效变流器（123· · · (N-1))的输出功率Pnut_(123...N-l)根据W下公式计 算：5. -种微网中并联变流器系统投切方法，该并联变流器采用权利要求1至4中任一项所 述的优化方法，且该并联变流器中所有变流器的损耗参数相同，其特征在于：其投切方法 为:首先根据每一个变流器的损耗参数计算每一个变流器的启动功率Pstart_n，当前时刻的 负载功率PLDad大于第一台变流器的启动功率但小于第二台变流器的启动功率时，开启第一 台变流器，当前时刻的负载功率PLoad大于第二台变流器的启动功率但小于第Ξ台变流器的 启动功率时，开启第二台变流器，与第一台便利器均分负载功率，W此类推，随着负载功率 的增长，每超出某一Pstart_n的值，就将第η台变流器投入运行，n=l，2,…，N;当负载功率降 低时，每低于某一Pstart_n的值，就将第η台变流器关断切除。6. 根据权利要求5所述的一种微网中并联变流器系统效率优化方法，其特征在于:第η 台变流器的启动功率Pstart_n的计算方法为:首先对比η-1台和η台等效变流器的损耗曲线， 将变流器的投切点由变流器额定容量的整数倍移动到等效变流器损耗曲线的交叉点，保证 整个负载范围内始终运行在最小损耗的包络线上； 损耗参数相同的η-1台和η台等效变流器对应的损耗方程为：所述交叉点的损耗功率满足 Ploss_n_l - Ploss n ( 3 ) 联立公式(1)至(3)即可求出交叉点的负载功率。
【文档编号】H02J3/38GK106099972SQ201610340664
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年5月20日
【发明人】刘进军, 王施珂, 刘增, 武腾, 刘宝谨
【申请人】西安交通大学