专利名称：一种兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法
技术领域：
本发明涉及工业特种电源、新能源发电中的多变流器并联技术领域，特别是一种兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法。
背景技术：
目前，越来越多的分布式发电和可再生能源(如风能、太阳能等)通过变流器，再连接至公共电网或本地负荷。另外，在大功率工业加工电源装置中，通常也需要有多个变流器模块进行并联构成多变流器并联环境，从而实现大电流输出。然而由于电力电子功率器件的耐压和载流限制，多变流器并联运行引起的变流器间环流和功率分配问题必将影响微电网的电压稳定。如何解决多变流器并联运行中的环流抑制和功率精确分配问题日益成为研究的热点和难点。针对未来电网对分布式微源的“即插即用”需求，传统下垂控制法被提出并应用到多变流器并联控制系统中，使其具备变流器并联功率自主分配特性。传统的下垂控制方法一般将变流器的输出阻抗设计成感性，但在低电压微电网中，由于变流器输出阻抗、连接线路阻抗差异，应用传统下垂控制法易导致系统功率分担的精确性变差，系统稳定性变弱，变流器间环流增大。虚拟阻抗技术的引入使变流器能改变其输出阻抗幅频特性，将变流器输出阻抗进行重新设计，从而构成阻性(R型)、感性(L型)、阻感性(RL型)变流器，以满足不同的需求，并取得了较好的控制效果。但由于变流器不具备大惯性，且随着非线性负荷、阻感性电机等冲击负荷的大量接入，并联变流器的输出电压会随着负荷功率或交换功率需求变化而快速波动，不利于系统电压的稳定。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提供一种兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法，解决现有方法应用于多变流器并联均流控制时，功率均分精度不高、环流较大且电压波动较大的问题。为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是:一种兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法，包括多变流器并联系统，所述多变流器并联系统包括若干个并联的变流器，所述变流器包括直流储能电容、逆变电路、LC滤波电路、采样调理电路、锁相环电路、控制器、驱动保护电路，所述直流储能电容、逆变电路、LC滤波电路依次连接，所述LC滤波电路通过线路阻抗接入交流母线；所述采样调理电路输入端与所述LC滤波电路连接；所述控制器与所述驱动保护电路输入端、采样调理电路输出端、锁相环电路输出端连接；所述锁相环电路输入端与所述交流母线连接；所述逆变电路包括两个并联的桥臂，所述桥臂由两个全控型功率器件串联组成，所述驱动保护电路驱动所述逆变电路中的全控型功率器件，该方法为:I)在每个采样周期的起始点，采样调理电路对LC滤波电路电容电压U。、滤波电容电流i。、线路电流i。分别进行采样，然后将采样数据送给DSP控制器进行处理；2)将LC滤波电路电容电压U。移相90°后，与线路电流i。相乘得到虚拟瞬时无功功率q，虚拟瞬时无功功率q经数字带通滤波得到无功功率平均值Q ;LC滤波电路电容电压U0与线路电流i。相乘得到瞬时有功功率P，瞬时有功功率P经数字低通滤波得到有功功率平均值P ;3)将变流器输出电压幅值参考值E'角频率参考值以及滤波得到的有功功率平均值P、无功功率平均值Q进行下垂控制运算，得到变流器输出电压有效值E和角频率
ω ；4)由变流器输出电压的有效值Ε、角频率ω，以及锁相环电路输出的同步相角炉合成参考电压u*r的计算公式为:
权利要求
1.一种兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法，包括多变流器并联系统，所述多变流器并联系统包括若干个并联的变流器，所述变流器包括直流储能电容、逆变电路、LC滤波电路、采样调理电路、锁相环电路、控制器、驱动保护电路，所述直流储能电容、逆变电路、LC滤波电路依次连接，所述LC滤波电路通过线路阻抗接入交流母线；所述采样调理电路输入端与所述LC滤波电路连接；所述控制器与所述驱动保护电路输入端、采样调理电路输出端、锁相环电路输出端连接；所述锁相环电路输入端与所述交流母线连接；所述逆变电路包括两个并联的桥臂，所述桥臂由两个全控型功率器件串联组成，所述驱动保护电路驱动所述逆变电路中的全控型功率器件，其特征在于，该方法为: 1)在每个采样周期的起始点，采样调理电路对LC滤波电路电容电压U。、滤波电容电流i。、线路电流i。分别进行采样，然后将采样数据送给控制器进行处理； 2)将LC滤波电路电容电压U。移相90°后，与线路电流i。相乘得到虚拟瞬时无功功率q，虚拟瞬时无功功率q经数字带通滤波得到无功功率平均值Q ;LC滤波电路电容电压U。与线路电流i。相乘得到瞬时有功功率P，瞬时有功功率P经数字低通滤波得到有功功率平均值P ; 3)将变流器输出电压幅值参考值E'角频率参考值ω%以及上述有功功率平均值P、无功功率平均值Q进行下垂控制运算，得到变流器输出电压有效值E和角频率ω ； 4)由变流器输出电压的有效值Ε、角频率ω，以及锁相环电路输出的同步相角P合成参考电压的计算公式为:
2.根据权利要求1所述的兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法，其特征在于，所述步骤2)中，无功功率平均值Q、有功功率平均值P的表达式为:
3.根据权利要求1所述的兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法，其特征在于，所述步骤3)中，输出电压有效值E和角频率ω的表达式为:
4.根据权利要求1所述的兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法，其特征在于，所述步骤5)中，引入的虚拟阻容性阻抗Zv表达式为:
5.根据权利要求4所述的兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法，其特征在于，所述步骤5)中，LC滤波电路电容电压参考值w的表达式为:
6.根据权利要求1所述的兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法，其特征在于，LC滤波电路电容电流的参考值h表达式为:
全文摘要
本发明公开了一种兼具快速无功支撑的多变流器并联环流抑制方法。针对单台变流器，采用下垂控制计算并合成变流器输出参考电压；通过将阻容性虚拟复阻抗引入到变流器的输出电流反馈中，使变流器的等效输出阻抗成阻容性，其中，容性分量实现变流器的快速无功支撑，阻性分量抑制变流器输出阻抗和电网阻抗间的谐振，减少基波环流和谐波环流；通过电压电流控制环，进一步增强系统稳定性和控制精度，实现功率精确分配。本发明解决了现有方法功率均分精度不高、环流较大且电压波动较大的问题，可应用到工业特种电源、新能源发电并联控制系统中。
文档编号H02J3/16GK103151785SQ201310112739
公开日2013年6月12日 申请日期2013年4月2日 优先权日2013年4月2日
发明者罗安, 陈燕东, 彭自强, 周乐明, 周洁, 王华军, 龙际根, 王明玥 申请人:湖南大学